陳　偉（山東鋼鐵集團(tuán)萊蕪分公司棒材廠,山東　萊蕪　271104）

西門子6RA70在棒材冷床上的應(yīng)用與研究

陳偉
（山東鋼鐵集團(tuán)萊蕪分公司棒材廠,山東萊蕪271104）

摘要：在軋鋼產(chǎn)線中，后部工序冷床的電氣控制系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，其自動(dòng)化程度對(duì)提升生產(chǎn)率至關(guān)重要。文章首先介紹了冷床的工藝流程，結(jié)合工藝流程分析6RA70全數(shù)字直流調(diào)速裝置在棒材冷床上的應(yīng)用。為棒材企業(yè)生產(chǎn)提供參考。

關(guān)鍵詞：直流調(diào)速；6RA70；冷床；同步控制

1　棒材冷床控制系統(tǒng)

冷床區(qū)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)整個(gè)冷床區(qū)設(shè)備的手/自動(dòng)控制及聯(lián)鎖，冷床區(qū)液壓站設(shè)備的手/自動(dòng)控制及聯(lián)鎖。設(shè)備起停狀態(tài)監(jiān)控，工藝參數(shù)的設(shè)定，故障報(bào)警及記錄?？刂乒δ苤饕ǎ褐苿?dòng)上鋼、冷床步進(jìn)、自動(dòng)下鋼、矯直系統(tǒng)、冷床液壓站等以及與其他PLC通信。

2　6RA70全數(shù)字直流調(diào)速裝置

6RA70系列全數(shù)字直流調(diào)速裝置為三相交流電源直接供電的全數(shù)字控制裝置，用于可調(diào)速直流電機(jī)電樞和勵(lì)磁供電。其直流調(diào)速裝置的功率部分由電樞主電路和勵(lì)磁主電路組成。電樞主電路晶閘管整流器，單象限工作裝置的電樞回路晶閘管整流器為一組三相橋式全控整流電路，四象限工作裝置的電樞回路晶閘管整流器為兩組三相橋式全控整流電路組成的無環(huán)流反并聯(lián)可逆電路。勵(lì)磁回路晶閘管整流器采用單相半控橋整流電路；調(diào)速裝置采用兩臺(tái)高效能的微處理器及其附加電路組成數(shù)字控制系統(tǒng)，用以完成系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制、邏輯操作、故障診斷、運(yùn)行狀態(tài)和故障顯示等各種功能，并且這些功能可在軟件中通過參數(shù)構(gòu)成的程序塊實(shí)現(xiàn)。

3　6RA70在棒材冷床上的應(yīng)用

3.1控制結(jié)構(gòu)

冷床電機(jī)采用SIEMENSS7-400PLC（2#PLC）一臺(tái)與6RA70直流調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)。具有ET200M遠(yuǎn)程站2臺(tái)；操作站4CS一臺(tái)。2#PLC柜置于2#電氣室內(nèi)，傳動(dòng)柜信號(hào)直接接入主機(jī)。操作臺(tái)4AOS、操作箱9AOC信號(hào)進(jìn)設(shè)在4CS中8ACC的ET200M遠(yuǎn)程站。冷床區(qū)液壓站信號(hào)進(jìn)設(shè)在操作箱4ACC中ET200M遠(yuǎn)程站。

S7-400PLC通過PROFIBUS-DP網(wǎng)，與2臺(tái)ET200M遠(yuǎn)程站、調(diào)速裝置以及編碼器連接。S7-400PLC同時(shí)通過標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)ETHERNET網(wǎng)，與操作站（4CS）和其他PLC連接。4CS操作站置于操作室4CS.用于對(duì)冷床區(qū)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控及工藝參數(shù)的設(shè)定。

3.2速度控制

棒材冷床電機(jī)在運(yùn)行中，其勵(lì)磁電流是保持不變的，是改變其電樞電流來控制其速度的。6R70系列直流調(diào)速裝置的功率部分由電樞主電路和勵(lì)磁主電路組成。

電樞主電路晶閘管整流器，單象限工作裝置的電樞回路晶閘管整流器為一組三相橋式全控整流電路，四象限工作裝置的電樞回路晶閘管整流器為兩組三相橋式全控整流電路組成的無環(huán)流反并聯(lián)可逆電路。

由于棒材冷床控制有同軸的雙電機(jī)組成，電機(jī)的機(jī)械特性不可能完全一樣，因此，控制方式采用電機(jī)主從控制模式，電機(jī)主傳動(dòng)在運(yùn)行時(shí)的模式為速度閉環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)為外環(huán)的轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。其控制方式為邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)。

主從傳動(dòng)兩個(gè)模式一起由可編程序控制器給予指令進(jìn)行合閘。不需要對(duì)從傳動(dòng)的斜坡和速調(diào)進(jìn)行激活。電機(jī)需要停止運(yùn)行時(shí)，全部依據(jù)主傳動(dòng)的斜坡減速時(shí)間減速進(jìn)行，原理如圖1所示。

3.3參數(shù)調(diào)試

6RA70操作面板PMU由五個(gè)七段數(shù)碼顯示管和三個(gè)發(fā)光二極管LED及下面的三個(gè)按鍵組成。其中五個(gè)七段數(shù)碼顯示管和三個(gè)發(fā)光二極管LED用于狀態(tài)顯示，三個(gè)按鍵用于參數(shù)設(shè)定。此外，操作板PMU還有X300插頭，此插頭帶有RS232或RS485標(biāo)準(zhǔn)的USS接口。借助基本操作板PMU可以完成運(yùn)行要求的所有參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整，以及實(shí)測(cè)值的顯示。兩個(gè)傳動(dòng)裝置的參數(shù)通過一個(gè)串行接口進(jìn)行裝置間的數(shù)據(jù)交換。按工程技術(shù)人員設(shè)定的地址進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。傳動(dòng)裝置之間信號(hào)可以以完全數(shù)字的形式從一臺(tái)傳動(dòng)裝置傳送到另一個(gè)傳動(dòng)裝置。其傳動(dòng)裝置串行接口鏈接如圖2所示。

在調(diào)試時(shí)，可用參數(shù)P051選擇優(yōu)化運(yùn)行，P051=25時(shí)為電樞和勵(lì)磁預(yù)饋控制和電流調(diào)節(jié)器的優(yōu)化（持續(xù)時(shí)間約40s），相關(guān)參數(shù)自動(dòng)地被設(shè)定。P051=26，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的優(yōu)化運(yùn)行（持續(xù)時(shí)間大約6s），相關(guān)參數(shù)自動(dòng)地被設(shè)定。最高轉(zhuǎn)速的校準(zhǔn)和可能的精密調(diào)整，在優(yōu)化運(yùn)行己經(jīng)執(zhí)行后，進(jìn)行最高轉(zhuǎn)速的校準(zhǔn)工作。優(yōu)化運(yùn)行不能對(duì)每種應(yīng)用都提供最優(yōu)結(jié)果，在某些情況下須要手動(dòng)再優(yōu)化。

3.4定位控制

為要保持冷床啟動(dòng)及停止平穩(wěn)。在速度調(diào)節(jié)器的給定前加上斜坡函數(shù)發(fā)生器進(jìn)行濾波，給定隨時(shí)間連續(xù)變化的給定信號(hào)，達(dá)到平穩(wěn)啟動(dòng)的目的。同時(shí)為讓冷床準(zhǔn)確無誤定位，把“使能”信號(hào)滯后給定零速的時(shí)間定為250Ms，并通過調(diào)整停機(jī)或工作抱閘參數(shù)P080=2，將抱閘設(shè)為工作抱閘，進(jìn)一步進(jìn)行定位控制。

4　結(jié)語

總之，文中介紹的6RA70是采用微處理器及計(jì)算機(jī)的應(yīng)用軟件程序構(gòu)成，可在不變更硬件的情況下，在應(yīng)用軟件程序中適當(dāng)修改程序（參數(shù)）就可以實(shí)現(xiàn)棒材冷床各種調(diào)節(jié)和控制功能，在棒材冷床上的應(yīng)用自動(dòng)化程度相對(duì)較高，能夠使冷床運(yùn)行穩(wěn)定，靈活性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化。

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