陳宏濤 劉時(shí)江

廣東省寶鋼特鋼韶關(guān)有限公司軋鋼分廠

西門子6RA70直流調(diào)速裝置在飛剪應(yīng)用中的故障分析

陳宏濤 劉時(shí)江

廣東省寶鋼特鋼韶關(guān)有限公司軋鋼分廠

隨著自動(dòng)化水平的不斷提高，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中，勢(shì)必需要一些設(shè)備同步運(yùn)行以組合成生產(chǎn)線，可以一次完成所有的加工工藝，以節(jié)約勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。例如：造紙?jiān)O(shè)備、布匹印染生產(chǎn)線、皮帶運(yùn)輸機(jī)等。這些設(shè)備的共同點(diǎn)就是產(chǎn)品必須連續(xù)地經(jīng)過所有設(shè)備，如果一臺(tái)設(shè)備不同步運(yùn)行，產(chǎn)品就有可能被拉斷，從而被迫停止設(shè)備運(yùn)行，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致巨大的損失。另外，還有一部分設(shè)備是單機(jī)控制，但是需要多個(gè)動(dòng)力來進(jìn)行拖動(dòng)，而這多個(gè)動(dòng)力之間必須保證同步運(yùn)行。

西門子6RA70；直流調(diào)速裝置；應(yīng)用故障

近年來，在我國，使用速度控制系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛；但即便如此，依然無法形成很大的氣候，外國企業(yè)還是占據(jù)了很大的市場份額。因此，為了提高我們國家的研究市場份額，并形成較大規(guī)模的應(yīng)用氣候，我們就必須繼續(xù)努力，加強(qiáng)研究和應(yīng)用，同時(shí)還要與國際上的大公司去進(jìn)行比較。目前，直流調(diào)速采用的是機(jī)械化和通用流程的自動(dòng)化，如電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)軋機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、鉆探機(jī)械、啤酒生產(chǎn)線等自動(dòng)化程度較高的方面。它不僅節(jié)省了時(shí)間，并用電腦作為一種調(diào)試工具，同時(shí)還可以做應(yīng)用模擬系統(tǒng)，安全，周期短，見效快。

1 6RA70 控制系統(tǒng)組成及其原理

1.1 系統(tǒng)組成

電樞回路：其組成部分包括平波電抗器(利舊)、傳動(dòng)裝置、交流阻熔吸收、直流快開組成。交流進(jìn)線側(cè)裝有阻熔吸收電路，用于吸收變壓器合閘對(duì)傳動(dòng)裝置的沖擊。直流側(cè)安裝直流快開DS14，用于完成直流側(cè)的保護(hù)。功率控制系統(tǒng)采用晶閘管元件組成三相全控橋反并聯(lián)整流系統(tǒng)。勵(lì)磁回路：進(jìn)線斷路器、接觸器、熔斷器。功率控制系統(tǒng)采用半控橋控制系統(tǒng)。整體采用SIEMENS公司的6RA70系列數(shù)字控制系統(tǒng)，由于立矯電機(jī)為37kW，故我們采用的裝置最大電樞電流500A，勵(lì)磁25A。

1.2 控制原理

①硬接線：利用平矯裝置的模擬量輸出端子給立矯的模擬量輸入端子作為立矯的主速度給定，從而完成速度的一個(gè)設(shè)定點(diǎn)。②網(wǎng)絡(luò)控制：通過 DP 網(wǎng)將平矯和立矯同時(shí)連在一Profibus-Dp 網(wǎng)上，通過 s7-400 的 PLC 編寫程序以來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)速度的給定與控制。

2 調(diào)速系統(tǒng)的分析與研究

2.1 改變電動(dòng)機(jī)主磁通

如果用戶的終端設(shè)備功率保持不變，它的特點(diǎn)主要有：1)電機(jī)到達(dá)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，若磁場減弱，速度就要加大，這時(shí)就要采用此方法進(jìn)行調(diào)整，也就是它的弱磁性；2)速度調(diào)整時(shí)，就不改變控制電源，也不調(diào)節(jié)流經(jīng)電樞的電流，那么最終設(shè)備獲得的功率也保持恒定值，這就是系統(tǒng)的恒功率特性。在日常工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用中，調(diào)試工程師一般都是要將這兩種方法結(jié)合起來使用的：當(dāng)電機(jī)還沒有達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，我改變控制電源；當(dāng)達(dá)到后，我如果還要繼續(xù)調(diào)整速度，那么就采用改變主磁通的方法來調(diào)速，讓速度繼續(xù)增加。當(dāng)然了，弱磁速度調(diào)整法的調(diào)速余地也是比較小的。

2.2 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

根據(jù)分析，這個(gè)時(shí)候只要讓電流保持恒定最大值就可以滿足啟動(dòng)條件了。換言之，系統(tǒng)若此時(shí)采用電流負(fù)反饋就能達(dá)到要求的效果。然而，，我在讓電流負(fù)反饋起作用的同時(shí)，希望速度負(fù)反饋不參與其中，也就是讓它們兩個(gè)既能同時(shí)存在又能在不同的階段發(fā)揮不同的功能，也就是我讓電流環(huán)的輸出作為給定給轉(zhuǎn)矩，到最后速度反饋回來給給定進(jìn)行修正，從而逐步達(dá)到系統(tǒng)的要求，這與我們就引出了雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的概念。根據(jù)結(jié)構(gòu)簡圖可以看到，速度控制器的輸出作為電流控制器的輸入，然后使用電流控制器的輸出來達(dá)到對(duì)整流觸發(fā)裝置的控制?；陂]環(huán)結(jié)構(gòu)可以看出，在里面的是電流調(diào)節(jié)環(huán)，稱為內(nèi)圈；外面的是速度調(diào)整環(huán)，叫外圈，兩者一一環(huán)形包圍從而就構(gòu)成了雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。

2.3 啟動(dòng)裝置

(1)選擇欲改變參數(shù)的參數(shù)號(hào)若需要，可通過按選擇鍵使之進(jìn)入?yún)?shù)模式，這樣在7段顯示器上可以顯示出實(shí)際的參數(shù)號(hào)。通過按上升鍵或下降鍵來選擇需要的參數(shù)號(hào)，那么就會(huì)顯示出被選擇的參數(shù)號(hào)“Pxx”.(2)過按選擇鍵使之進(jìn)入值模式，這樣便可顯示出當(dāng)時(shí)參數(shù)值。(3)通過按上升鍵或下降鍵來改變參數(shù)值。(4)為了選擇下一個(gè)欲改變的參數(shù)或防止參數(shù)值意外的改變，可通過按選擇鍵使之進(jìn)入?yún)?shù)模式。使用上升鍵或下降鍵并同時(shí)按選擇鍵，可使參數(shù)號(hào)的選擇或參數(shù)值的改變快十倍。對(duì)于某些重要的參數(shù)，這種加速的參數(shù)值的變化率在運(yùn)行狀態(tài)(在線)時(shí)是不允許的，這些值只能慢慢地被改變。在“準(zhǔn)備運(yùn)行”狀態(tài)(離線)，所有參數(shù)值均能被迅速改變。

3 常見故障與日常維護(hù)

6RA70在實(shí)際應(yīng)用過程中，經(jīng)常出現(xiàn)的問題一般有：端子接線松動(dòng)；主板、通訊板或者勵(lì)磁板被燒毀；風(fēng)機(jī)電源缺相；外部電路故障保險(xiǎn)被擊穿；編碼器故障；主回路欠電壓等。對(duì)應(yīng)不同的故障和不同的報(bào)警信號(hào)，分別做相應(yīng)不同的處理。正常情況下，軋線順利生產(chǎn)時(shí)，整流器參數(shù)已經(jīng)在調(diào)試完畢并備份后，一般不需要重新進(jìn)行調(diào)試。作為一名設(shè)備維護(hù)人員，在掌握設(shè)備的運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上，要做的更多的是總結(jié)設(shè)備的故障點(diǎn)。編碼器損壞；電纜故障，短路燒毀編碼器，或者電纜斷，編碼器缺少供電電源；編碼器未完全損壞而是丟失部分脈沖都會(huì)引起軋線生產(chǎn)的波動(dòng)，從而傳動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，直至停車。另外，在日常維護(hù)中還會(huì)出現(xiàn)插拔端子松動(dòng)，接線松動(dòng)，裝置風(fēng)機(jī)故障直接跳閘，電機(jī)風(fēng)機(jī)和柜頂風(fēng)機(jī)故障報(bào)警。針對(duì)不同的報(bào)警，分別做出處理。

工業(yè)生產(chǎn)中不只是皮帶傳送機(jī)，還有很多需要同步運(yùn)作的電機(jī)，而且也不止一兩個(gè)電機(jī)，有些高精密度的機(jī)器有幾十個(gè)甚至上百個(gè)小電機(jī)都需要進(jìn)行同步。這種同步不但包括沒有直接連接的設(shè)備之間的簡單同步，還包括靠物料連接或機(jī)械裝置連接的設(shè)備之間的平均速度同步、比較復(fù)雜要求更高的瞬時(shí)速度同步和要求最高的通過PLC 進(jìn)行控制的位置同步。

[1]鄧開連，吳慶彪，來磊，張名龍.直流串激調(diào)速的模糊控制仿真研究[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2010(2)：34-36，67.

[2]西門子.6RA70 系列全數(shù)字直流調(diào)速裝置使用說明 [Z].第 13版.2011.