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)相對復(fù)雜，其自動化程度對提升生產(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)自動化控制系統(tǒng)的主要實現(xiàn)整個冷床區(qū)設(shè)備的手/自動控制及聯(lián)鎖，冷床區(qū)液壓站設(shè)備的手/自動控制及聯(lián)鎖。設(shè)備起停狀態(tài)監(jiān)控，工藝參數(shù)的設(shè)定，故障報警及記錄。控制功能主要包括：制動上鋼、冷床步進(jìn)、自動下鋼、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)速直流電機電樞和勵磁供電。其直流調(diào)速裝置的功率部分由電樞主電路和勵磁主電路組成。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)的自動調(diào)節(jié)控制、邏輯操作、故障診斷、運行狀態(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)

冷床電機采用SIEMENSS7-400PLC（2#PLC）一臺與6RA70直流調(diào)速裝置驅(qū)動。具有ET200M遠(yuǎn)程站2臺；操作站4CS一臺。2#PLC柜置于2#電氣室內(nèi)，傳動柜信號直接接入主機。操作臺4AOS、操作箱9AOC信號進(jìn)設(shè)在4CS中8ACC的ET200M遠(yuǎn)程站。冷床區(qū)液壓站信號進(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ET200M遠(yuǎn)程站、調(diào)速裝置以及編碼器連接。S7-400PLC同時通過標(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

棒材冷床電機在運行中，其勵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組成，電機的機械特性不可能完全一樣，因此，控制方式采用電機主從控制模式，電機主傳動在運行時的模式為速度閉環(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)。

主從傳動兩個模式一起由可編程序控制器給予指令進(jìn)行合閘。不需要對從傳動的斜坡和速調(diào)進(jìn)行激活。電機需要停止運行時，全部依據(jù)主傳動的斜坡減速時間減速進(jìn)行，原理如圖1所示。

3.3參數(shù)調(diào)試

6RA70操作面板PMU由五個七段數(shù)碼顯示管和三個發(fā)光二極管LED及下面的三個按鍵組成。其中五個七段數(shù)碼顯示管和三個發(fā)光二極管LED用于狀態(tài)顯示，三個按鍵用于參數(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可以完成運行要求的所有參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整，以及實測值的顯示。兩個傳動裝置的參數(shù)通過一個串行接口進(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。傳動裝置之間信號可以以完全數(shù)字的形式從一臺傳動裝置傳送到另一個傳動裝置。其傳動裝置串行接口鏈接如圖2所示。

在調(diào)試時，可用參數(shù)P051選擇優(yōu)化運行，P051=25時為電樞和勵磁預(yù)饋控制和電流調(diào)節(jié)器的優(yōu)化（持續(xù)時間約40s），相關(guān)參數(shù)自動地被設(shè)定。P051=26，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的優(yōu)化運行（持續(xù)時間大約6s），相關(guān)參數(shù)自動地被設(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)化運行不能對每種應(yīng)用都提供最優(yōu)結(jié)果，在某些情況下須要手動再優(yōu)化。

3.4定位控制

為要保持冷床啟動及停止平穩(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，給定隨時間連續(xù)變化的給定信號，達(dá)到平穩(wěn)啟動的目的。同時為讓冷床準(zhǔn)確無誤定位，把“使能”信號滯后給定零速的時間定為250Ms，并通過調(diào)整停機或工作抱閘參數(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算機的應(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)用自動化程度相對較高，能夠使冷床運行穩(wěn)定，靈活性強，易于實現(xiàn)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化。

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