摘要:在安鋼第一小型軋鋼廠棒材半連軋線電氣系統(tǒng)中，用全數(shù)字直流調(diào)速裝置DV-300、PLC、監(jiān)控機(jī)構(gòu)成數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、調(diào)速數(shù)字化、自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)化，達(dá)到了提高軋制速度、縮短停機(jī)檢修時(shí)間、節(jié)電的目的，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

關(guān)鍵詞:直流調(diào)速 自動(dòng)化 網(wǎng)絡(luò)化

0 引言

安鋼第一軋鋼廠棒材軋制原來采用模擬系統(tǒng)，用電路板來控制，指針顯示，信號不穩(wěn)定，顯示不準(zhǔn)確，調(diào)節(jié)精度不夠，造成尺寸波動(dòng)，現(xiàn)采用數(shù)控半連軋，粗軋由單獨(dú)的直流電機(jī)拖動(dòng)，中、精軋12架軋輥構(gòu)成連軋，軋制時(shí)要求各機(jī)架間秒流量相等。

本套半連軋系統(tǒng)采用GE系列，由全數(shù)字直流調(diào)速裝置DV300對電機(jī)形成雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，GE series 90-70經(jīng)PROFIBUS現(xiàn)場總線與各機(jī)架數(shù)控裝置及PLC相聯(lián)系，完成軋線的通訊、邏輯控制、故障報(bào)警及連鎖控制、速度連調(diào)的控制。由cimplicity通過PLC經(jīng)Ethernet網(wǎng)進(jìn)行上位機(jī)畫面監(jiān)控，完成軋線狀態(tài)監(jiān)視及軋線參數(shù)的設(shè)定，如軋制規(guī)格、軋機(jī)速度等。

1 用全數(shù)字化直流調(diào)速裝置DV300構(gòu)成傳動(dòng)系統(tǒng)的原則和步驟

1.1 DV300的硬件組成 ①根據(jù)工藝要求，主回路方案選用直流調(diào)速裝置。本設(shè)備選用GE DV300系列全數(shù)字直流調(diào)速裝置。②按電機(jī)參數(shù)選擇調(diào)速裝置的容量。據(jù)本12主傳動(dòng)電機(jī)參數(shù)選直流調(diào)速裝置型號參數(shù)為:DV3006KDV1800…及6KDV2350…。③根據(jù)電網(wǎng)相數(shù)、電機(jī)特點(diǎn)、裝置位置、檢測元件、控制方式設(shè)置撥碼及輸入、輸出。

在本調(diào)速系統(tǒng)中，DV300使用了三塊板子:R-TPD3:完成電樞勵(lì)磁觸發(fā)、脈沖使能、數(shù)據(jù)運(yùn)算及輸出等功能，可根據(jù)電網(wǎng)相數(shù)(S8)、速度檢測方式(S4、S5、S6、S20、S21、S22、S23、S27、S28)、磁場電流(S14)、等設(shè)置相應(yīng)的撥碼;TBO:完成模擬數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)量采集;報(bào)警輸出;SBI-PDP-32:完成與上下機(jī)架及PLC的通訊(如是單機(jī)架調(diào)速，無通訊，可不選);

1.2 DV300調(diào)速原理 本系統(tǒng)采用雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，其一是由DV300內(nèi)置的電樞電流調(diào)節(jié)器和電流互感器構(gòu)成的電流環(huán)，其二是由DV300內(nèi)置速度調(diào)節(jié)器和安裝在直流電機(jī)軸上的光電脈沖編碼器構(gòu)成的速度環(huán)。速度環(huán)為主環(huán)，電流環(huán)為副環(huán)。速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)串級連接，由速度調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)電流調(diào)節(jié)器，再由電流調(diào)節(jié)器去控制觸發(fā)電路，觸發(fā)晶閘管控制軋機(jī)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。

DV300調(diào)速采用調(diào)壓和弱磁相配合的方案:在電機(jī)額定轉(zhuǎn)速以下保持額定磁通不變，只調(diào)節(jié)電樞電壓，在額定轉(zhuǎn)速以上保持電壓為額定值，減弱磁通升速，保持反電動(dòng)勢恒定。其控制過程如下圖所示:

1.3DV300的雙閉環(huán)調(diào)速功能 上述一系列調(diào)節(jié)器已集成至DV300，通過設(shè)置一些相關(guān)參數(shù)，使之符合軋機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)的需要。其參數(shù)設(shè)定與監(jiān)視可通過DV300的操作面板實(shí)現(xiàn)，也可通過專用軟件Control system toolbox實(shí)現(xiàn)。

基本參數(shù)設(shè)定如下:

motor data 在此欄下輸入電機(jī)基本參數(shù)

motor field磁場額定電流

field reg mode磁場調(diào)節(jié)模式

full load curr 電樞額定電流

motor max speed電機(jī)最高轉(zhuǎn)速

max out voltage 電樞額定電壓

crossover speed 電機(jī)基速/最高轉(zhuǎn)速

Speed feedback 在此欄下輸入與檢測元件相符的設(shè)置

Speed feedback sel=Encoder 2 速度反饋選擇

Enable fbk control=Enable速度反饋使能

Enable fbk bypass 速度反饋丟失后，是否切到電樞反饋

Encoder 2 pulse=1024編碼器脈沖數(shù)

Encoder 2 loss detect=enable 速度反饋丟失檢測報(bào)警使能

Configuration在此欄下輸入控制方式

Main commands=digital命令方式

Control mode=bus控制方式

Spec functions在此欄下輸入網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)命令字

Source=57+8192=8294

Destination=503+8192=8690

1.4 調(diào)速系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn) 構(gòu)成連軋的機(jī)架數(shù)控裝置DV-300與PLC之間用PROFIBUS網(wǎng)連結(jié)，每個(gè)DV300裝置均有唯一的傳動(dòng)通訊地址。PLC與上位機(jī)、監(jiān)控機(jī)采用Ethernet通訊網(wǎng)絡(luò)。PLC系統(tǒng)負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和處理，上位機(jī)則完成對數(shù)據(jù)的最終顯示和系統(tǒng)中其它的控制和管理任務(wù)。

上位機(jī)采用cimplicity軟件開發(fā)的監(jiān)控畫面可實(shí)時(shí)觀察和修改PLC的各種數(shù)據(jù)，本監(jiān)控畫面主要包括以下幾個(gè)部分和功能:設(shè)定、監(jiān)控、報(bào)警畫面等。

設(shè)定包括:

軋制程序表用于選定軋制規(guī)格及該規(guī)格軋制所需的各種數(shù)據(jù)，完成對軋線的自動(dòng)設(shè)定，并有適時(shí)修改、存儲(chǔ)軋制程序表功能。

輥環(huán)直徑用來設(shè)定各軋機(jī)輥徑，PLC自動(dòng)修正主電機(jī)轉(zhuǎn)速，使得各機(jī)架秒流量相等。

活套高度用來設(shè)定套高實(shí)現(xiàn)微張力軋制。為保證成品質(zhì)量，在中二中軋和精軋中加入活套活，以活套套量為目標(biāo)，以速度調(diào)節(jié)為手段，即可達(dá)到控制活套實(shí)現(xiàn)微張力軋制的目的。具體方法為:當(dāng)活套套量超過設(shè)定值時(shí)，就降低上游機(jī)架的速度;反之，則升高上游機(jī)架的速度。

監(jiān)控包括:

工藝概況過鋼情況，各架主電機(jī)電流、轉(zhuǎn)速顯示。

軋機(jī)監(jiān)控用于所選軋制程序表中設(shè)定的延伸率，及實(shí)際值，各軋機(jī)的在線/離線狀態(tài)及速度自適應(yīng)修正量、速度值、電機(jī)電流百分?jǐn)?shù)、出口線速度等，提供速度超前率的設(shè)定用以補(bǔ)償動(dòng)態(tài)速降。

軋機(jī)操作用來設(shè)定成品機(jī)架的線速度，提供試小樣選擇并可設(shè)定試小樣速度，顯示機(jī)架運(yùn)行狀態(tài)，并可設(shè)定自適應(yīng)投入并可存儲(chǔ)自適應(yīng)值，機(jī)架間自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(活套)產(chǎn)生的速度修正信號反映設(shè)定的機(jī)架間速度關(guān)系的誤差，速度設(shè)定自適應(yīng)系統(tǒng)根據(jù)穩(wěn)定軋制時(shí)這一誤差的大小修正對應(yīng)機(jī)架的速度，這一修正后的速度將使下一根鋼到來時(shí)，機(jī)架間的速度配合關(guān)系處于最佳狀態(tài)。

速度顯示顯示各機(jī)架實(shí)際轉(zhuǎn)速及速度給定值，方便直觀地判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。

報(bào)警畫面顯示系統(tǒng)工作過程中所發(fā)生的各種故障，可幫助工作人員迅速確定故障源以利于維護(hù)人員排除故障，恢復(fù)系統(tǒng)正常工作。

2 使用效果

主傳動(dòng)靜態(tài)精度:實(shí)際達(dá)到0.01%。主傳動(dòng)動(dòng)態(tài)響應(yīng):實(shí)際達(dá)到9rad/s。軋制線速度:提高到19.7m/s，產(chǎn)品尺寸精度達(dá)到±0.2mm。應(yīng)用領(lǐng)域:260機(jī)組棒材生產(chǎn)線新技術(shù)的研制和開發(fā)項(xiàng)目，主要應(yīng)用于冶金建材生產(chǎn)領(lǐng)域。作用意義:產(chǎn)品尺寸精度滿足DIN標(biāo)準(zhǔn);螺紋鋼獲國家免檢產(chǎn)品，中國十佳;年產(chǎn)量提高了17.61%;年增效853萬元;成材率提高了0.860%，年增效164萬元;定尺率提高了0.756%，年增效80萬元;負(fù)差率提高了0.907%。年增效630萬元。直接經(jīng)濟(jì)效益和間接經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3 其他有待完善的問題

①為提高轉(zhuǎn)速且保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)各保護(hù)參數(shù)的設(shè)定。②為減少系統(tǒng)保護(hù)的誤動(dòng)作，增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力。③完善PLC程序中的各種保護(hù)，完善HIM監(jiān)控畫面及報(bào)警顯示。

參考文獻(xiàn):

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