軋輥加工機床控制系統(tǒng)及其故障處理實例

付博

摘 要：軋輥加工機床是專門用于加工軋輥的機床，是軋鋼生產(chǎn)線必不可少的輔助設備之一。軋輥加工機床控制系統(tǒng)同其他設備的控制系統(tǒng)一樣，在運行使用過程中不可避免地要產(chǎn)生一些故障。本文介紹某鋼廠中型型鋼熱連軋生產(chǎn)線的軋輥加工機床的控制系統(tǒng)，以及詳細記錄闡述了某鋼廠中型型鋼熱連軋生產(chǎn)線的兩種軋輥加工機床控制系統(tǒng)的兩次維修實例，可為類似相關設備控制提供技術處理借鑒。

關鍵詞：軋輥加工機床 控制系統(tǒng) 故障處理

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0095-02

軋輥加工機床是專門用于加工軋輥的機床，是軋鋼生產(chǎn)線必不可少的輔助設備之一。軋輥加工機床電氣控制系統(tǒng)包括主軸旋轉電機及其控制系統(tǒng)和Z軸向走刀伺服電機及其控制系統(tǒng)，有些精度要求高的機床會加入X軸向走刀伺服電機及其控制系統(tǒng)。下面對某鋼廠中型型鋼熱連軋生產(chǎn)線的軋輥加工機床控制系統(tǒng)進行說明。

1 某鋼廠軋輥加工機床控制系統(tǒng)簡介

該鋼廠中型型鋼熱連軋生產(chǎn)線軋輥加工機床包括兩臺數(shù)控機床和若干臺普通機床。數(shù)控機床其控制系統(tǒng)采用西門子伺服驅動器SIMODRIVE 611 控制X軸向伺服電機和Z軸向伺服電機，其操作面板為西門子SINUMERIK 802D PCU。主軸直流電機通過西門子6RA70 SIMOREG DC MASTER進行控制調(diào)節(jié)主軸轉速；該系統(tǒng)中，伺服611控制器作為伺服驅動器的同時，還作為整個數(shù)控軋輥機床的核心控制單元，其通過PROFIBUS-DP網(wǎng)絡分別與802D PCU操作面板和6RA70直流調(diào)速控制器連接進行通訊。普通機床主軸直流電機采用西門子6RA70 SIMOREG DC MASTER進行調(diào)速控制，軸向走刀伺服電機采用安川SGM-30ADA，通過西門子S7-200PLC進行程序控制，使用PROFIBUS-DP進行通訊。

2 數(shù)控軋輥機床故障處理實例

2.1 故障處理實例1

某年8月15日夜間數(shù)控機床在加工軋輥過程中多次自動停車。

8月16日上午，電氣維修人員到現(xiàn)場觀察捕捉故障現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)機床橫向（Z軸）運行一段時間后報故障，報故障停車多發(fā)生在加工軋輥過程中（其中只有一次在空轉時報故障停車）。西門子802D面板顯示報警內(nèi)容為380500↓Profibus-DP：驅動Z1，代碼608數(shù)值0 時間1956628。更換802D編程器內(nèi)一個DP網(wǎng)頭，更換后故障仍然發(fā)生。上網(wǎng)查閱資料，伺服電機控制器（西門子SIMODRIVE 611裝置）報代碼為608故障為過負荷運行。

8月16日夜間，電氣維修人員對X軸和Z軸西門子611伺服控制器的逆變器進行互換（倒換X軸和Z軸控制板，編碼器線路，主軸測速發(fā)電機線路和負荷線）互換后運行X軸，一段時間后報故障，Z軸能夠正常運行，排除611控制器故障。之后機械維修人員調(diào)整了Z軸絲杠間隙，對機械部分進行潤滑維護；電氣維修人員再次互換X軸和Z軸611控制器的逆變器。

8月17日上午，電氣維修人員試車發(fā)現(xiàn)Z軸伺服電機無法轉車，啟車后立即報608故障，摘開電機連接軸，電機出現(xiàn)振顫現(xiàn)象，仍然報608故障?；Q裝置后，故障現(xiàn)象依舊，因此懷疑Z軸伺服電機有問題。

8月18日，到相關技術部門對Z軸電機進行檢查。8月21日，反饋信息為此伺服電機內(nèi)部有一插排松動，現(xiàn)已修復，并可以正常轉車。安裝電機后，電機依然報608故障。

8月22日上午，電氣維修人員進行現(xiàn)場故障排查，最后將Z軸伺服電機負荷線U相和W相進行互換，Z軸伺服電機可正常運行，將電機與絲杠連接好后可以正常加工軋輥，一直將故障發(fā)生前的軋輥加工完畢，未報故障。

實例1故障原因分析：

（1）最初機床橫向（Z軸）運行一段時間后報608（過載）故障原因為（a）機械卡阻原因，現(xiàn)場維修廠家機械人員調(diào)整絲杠間隙并做了潤滑維護；（2）伺服電機內(nèi)部插排松動。

（2）伺服電機出現(xiàn)振顫，隨后報608（過載）故障原因為互換X軸和Z軸611伺服控制器的逆變器時，將負荷線倒成反轉，引起系統(tǒng)故障。

實例1故障經(jīng)驗總結：

（1）802D和611控制器控制下的伺服電機倒負荷線要慎重，如果負荷線倒成反轉，可引起編碼器反饋與電機實際運行方向不一致，電機出現(xiàn)振顫現(xiàn)象并報故障。

（2）伺服控制器出現(xiàn)608（過載）故障后，首先摘開電機連接軸，讓其空負荷運行一段時間，這樣可直接判斷出機械故障或電氣故障。

2.2 故障處理實例2

某年11月13日，某普通機床主軸電機6RA70箱報F040故障，復位后試車又報故障，主軸無法轉車。11月14日，車間組織對機床故障進行查找，更換CUD1板后，機床可正常運行。11月15日，機床在線正常車輥。

第二年5月4日，普通軋輥機床走刀可正轉運行無法反轉運行，5月4日—5月7日對7#機床故障進行了查找，對各線路、開關、繼電器、接觸器查找，未發(fā)現(xiàn)問題。對伺服電動機進行檢查，發(fā)現(xiàn)編碼器有兩顆線斷路，將線路焊接好后，走刀仍可正轉運行無法反轉運行。

5月8日至5月9日再次查找故障，用萬用表測量走刀安川調(diào)速器（SGM-30ADA），線號為1222線路電壓不正常，對地測量為-7V（正常應為0V）。繼續(xù)查找至70箱CUD1板，發(fā)現(xiàn)線號為1229線路對零線1222電壓為3V，對地測量正常為-10V（對零線1222測量應為-10V）；線號為1220線路電壓對零線1222為23V（對零線1222測量應為+10V）。將三條線路從CUD1板上摘開，測試線路所在端子，X175端子14對地電壓不正常為-7V，X174端子2、3電壓正常，電壓為（X174端子2上連接1229線路，端子3上連接1220線路；X175端子14上連接1222線路）。查看6RA70手冊，X175端子14和15為一個模擬量輸出通道，判斷此模擬量通道損壞，測量另一個備用模擬量輸出通道，與此通道一樣也發(fā)生損壞。之后更換前一年11月13日更換下的CUD1板，走刀可正常運行，但主軸依舊無法正常運行。將1222線路與地相接，走刀可正常運行，機床具備正常工作條件，但主軸轉速表無法正常顯示。

5月10日更換CUD1板，機床可正常運行，主軸轉速表顯示正常。

實例2故障原因分析：

此故障主要原因為機床70箱CUD1板模擬量輸出通道損壞引起，中間處理故障時還發(fā)現(xiàn)伺服電機編碼器線路開焊。70箱CUD1板兩個模擬量輸出為電流源4～20mA信號，X175端子14（1222線路）既是走刀調(diào)速器（SGM-30ADA）調(diào)速模擬量輸入±10V的零線，又是主軸電機轉速表4～20mA輸出，故障原因主要為CUD1板模擬量輸出損壞，X175端子14帶有-7V電壓，±10V與其電位差偏差過大（電位差分別為23V和3V），走刀模擬量輸出不正確，引起反轉模擬量控制電壓出現(xiàn)正值（100%轉速應為-10V），致使走刀伺服電機無法反轉。將1222線路與地相接后，X175端子14為0V，與±10V建立正確電位差，走刀伺服電機可正常運行，但此時此模擬量通道徹底損壞X175端子14、15輸出不了4～20mA信號，主軸轉速表便無法正常顯示。

3 結語

軋輥加工機床控制系統(tǒng)同其他設備的控制系統(tǒng)一樣，在運行使用過程中不可避免地要產(chǎn)生一些故障。本文詳細記錄闡述了某鋼廠中型型鋼熱連軋生產(chǎn)線的兩種軋輥加工機床控制系統(tǒng)的兩次維修實例，可為類似相關設備控制提供技術處理借鑒。

參考文獻

[1] 韋世明，劉凱.大型軋輥深孔加工機床設計[J].橡塑技術與裝備，2017，43（5）：52-55.

[2] 崔東岳，盧永清，劉愛民，等.CK8450數(shù)控軋輥機床操作技巧及軋輥加工[J].科技資訊，2011（27）：130-131.

[3] 郭瑞平，馬理杰，袁鑫，.計算機數(shù)控技術在軋輥加工領域的應用[J].河南冶金，2004（4）：47-48.