6RA80直流調(diào)速器在彩涂線改造中的應用

摘?要：本文以西門子6RA80直流調(diào)速器為例，通過對直流傳動系統(tǒng)的設計、功能需求的分析及調(diào)試參數(shù)的設定，介紹了6RA80直流調(diào)速在彩涂線改造中的應用，為其它機組傳動系統(tǒng)的設計提供參考。

關鍵詞：6RA80;直流傳動系統(tǒng);改造

某廠鋁冷軋1580彩涂線建成投產(chǎn)至今已運行二十余年，電控系統(tǒng)老舊以及備件供應難等問題，急需進行綜合性升級改造，以實現(xiàn)降低能耗，降低電控系統(tǒng)故障率，消除設備運行隱患的目的。

原電控系統(tǒng)為RELIANCE?ELECTRIC公司的AutoMax?DCS系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)使用該公司MAXITRON系列裝置進行控制。本次改造要將傳動系統(tǒng)改為西門子公司6RA80直流調(diào)速裝置，將控制系統(tǒng)改為西門子公司的S7-400PLC系統(tǒng)。

1?傳動系統(tǒng)的設計

機組主要控制系統(tǒng)由三部分組成：熱工控制系統(tǒng)（S7-300系統(tǒng)），涂層機控制系統(tǒng)（S7-300系統(tǒng)和6RA80傳動控制系統(tǒng)），機組主控制系統(tǒng)（S7-400系統(tǒng)和6RA80傳動控制系統(tǒng)）。其中機組主控部分控制包含機組的邏輯聯(lián)鎖控制、各工藝段的速度計算、出口和入口活套套量計算、各工藝段張力、固化爐內(nèi)的懸垂度、機列線MCC控制等，所涉及的傳動系統(tǒng)電機包括兩套開卷電機、一套卷取電機、出口、入口活套電機以及五套張緊輥十個傳動電機。以上三套控制系統(tǒng)獨立運行，通過以太網(wǎng)、PROFIBUS-DP網(wǎng)和I/O點硬線實現(xiàn)聯(lián)鎖。傳動系統(tǒng)主要裝置選型參數(shù)如表1所示。

傳動裝置的選型原則為5套張緊輥和入口/出口活套電機，不過載運行，裝置比電機高一檔選型，開卷機和卷取機過載運行，按電機的1.5倍選傳動裝置。

針對以上傳動電機，配置一臺雙繞組整流變壓器10?kV/440?V，容量為2000?k·VA，為整個傳動系統(tǒng)供電。設一總進線開關，每個電機主回路配有總開關、進線電抗器、快速熔斷器、接觸器等。勵磁回路利用西門子傳動裝置自帶的勵磁，勵磁恒定投入，弱磁調(diào)速?？刂苹芈吠ㄟ^一控制變壓器AC440?V/220?V，為控制回路供電，電機的風機、抱閘都由傳動裝置的I/O輸出控制與連鎖。電樞回路電流、電樞電壓、勵磁電流及傳動故障均在控制柜門和上位機上顯示，所有傳動裝置均連接在主控CPU的DP網(wǎng)上進行數(shù)據(jù)交換。

將編碼器信號直接接入CUD板中，進行速度閉環(huán)控制。在主回路前端為每臺電機增加了進線電抗器，以減少進線電源波動，對傳動系統(tǒng)造成干擾。利用裝置X177端子進行裝置對裝置的主從控制。將電機風機回路的開關、接觸器輔助觸頭接入CUD的I/O輸入端，與電機進行連鎖。急?；芈吠ㄟ^硬線接入到X105，X106端進行安全停車控制。抱閘和故障通過CUD的I/O輸出端輸出，以減少PLC輸入輸出點。電樞電流和勵磁電流通過CUD的模擬量口輸出?？刂菩盘柾ㄟ^CUD的PROFIBUS-DP網(wǎng)接入PLC，以減少硬線連接。該系統(tǒng)取消原有的制動電阻，將能耗制動改為回饋制動。

2?傳動系統(tǒng)的功能分析

2.1?速度控制

傳動系統(tǒng)速度控制分為入口段、工藝段和出口段三段，這三段速度以工藝段速度為基準，在穿帶時入口速度大于工藝段速度，入口活套充套，當充到設定位置時，入口段速度降到工藝段速度，與工藝段聯(lián)動運行。當出口段卸料時，出口段降速，出口活套充套，當卸完料后，出口段加速，出口活套放套，當放到設定位置時，出口段速度降到與工藝段速度一致，出口段、工藝段和入口段三段聯(lián)動運行。入口段以1#張緊輥為速度基準，工藝段以3#張緊輥為速度基準，出口段以5#張緊輥為速度基準，各張緊輥的1#電機和2#電機的控制方式為主從控制。

2.2?張力控制

開卷機、卷取機、2#張緊輥和4#張緊輥均為張力控制模式，開卷機控制入口段張力，卷取機控制出口段張力，2#和4#張緊輥控制工藝段張力。張力控制均為間接張力控制，通過上位機輸入帶材寬度、厚度和對應的帶材張應力，通過計算推算出作用到帶材上的張力大小。開卷機、卷取機通過電機自帶的編碼器反饋轉(zhuǎn)速和1#和5#張緊輥的編碼器反饋的線速度計算出卷徑大?。?#/4#張緊輥通過上位機輸入輥徑），根據(jù)公式M=F*R計算出電機扭矩，通過最大力矩法控制帶材張力恒定不變。

張力控制分為間接張力控制和直接張力控制兩種，本文無張力傳感器，所以采用間接張力控制。間接張力控制用間接計算的方法，需要從測得的卷直徑和帶材張力的設定值來計算力矩的設定值實現(xiàn)這種控制模式。

3?調(diào)試參數(shù)設定

6RA80傳動系統(tǒng)的參數(shù)設定和調(diào)試，通過西門子調(diào)試軟件STARTER來設定，STARTER既可以設定參數(shù)，也可以查看運行曲線。

傳動系統(tǒng)參數(shù)設定包含電機基本參數(shù)設定、工藝參數(shù)設定和通訊參數(shù)的設定，調(diào)試時先設定電機基本參數(shù)，如電機功率、額定電流、額定電壓、基轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速、速度反饋形式、勵磁參數(shù)等參數(shù)，接著用STARTER在空載情況下做電機電流環(huán)、速度環(huán)優(yōu)化，然后空載情況下電機從低速到高速連續(xù)運行2?h，確保運行正常情況下，連接減速箱帶載做速度環(huán)優(yōu)化。再設定工藝參數(shù)，如速度限幅、電流限幅、加減速時間、初始卷徑、主從控制等參數(shù)，最后設定與PLC系統(tǒng)的通訊參數(shù)，如控制字、速度給定、張力給定、狀態(tài)字、實際電流、實際速度等參數(shù)，連接通訊網(wǎng)絡，設定DP地址，與PLC進行聯(lián)動運行。根據(jù)不同功率的電機，設定相應的額定電壓、額定電流、額定功率、額定轉(zhuǎn)速及PI參數(shù)，其余參數(shù)設定如表2所示。

除過以上電機基本參數(shù)和通訊的控制參數(shù)外，為了提高張力控制精度，在為張力控制系統(tǒng)的傳動裝置中用CFC編制了張力控制程序和卷徑計算程序，通過在STARTER中添加DCC，調(diào)用CFC編制的程序，分配不同的中斷調(diào)用時間，編譯下載到CUD中，在裝置中快速執(zhí)行，減少主令CPU的運算負荷，避免了網(wǎng)絡通訊的延遲時間，提高張力控制響應，已達到張力控制精度。

4?結(jié)論

通過將原傳動系統(tǒng)改造為西門子6RA80直流調(diào)速系統(tǒng)，在改造中將原能耗制動改為回饋制動，經(jīng)過半年多的運行，傳動系統(tǒng)運行穩(wěn)定、故障率低，省電，為其它類似系統(tǒng)改造提供參考。

作者簡介：馬艷陽（1979-），女，陜西渭南人，副教授，主要從事電子及其自動化專業(yè)的教學與研究。