棒材生產(chǎn)線電氣自動化系統(tǒng)技術(shù)升級與應(yīng)用

唐致遠

摘要：宣鋼二鋼軋廠二棒材生產(chǎn)線是宣鋼公司淘汰落后產(chǎn)能，實現(xiàn)第二次跨越發(fā)展的重大技改工程。當前形勢下，生產(chǎn)指標越來越高，軋制節(jié)奏不斷提升，對工藝的要求也越來越高。因此，本文主要結(jié)合生產(chǎn)需求，解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的電氣問題，研究了棒材生產(chǎn)線電氣自動化系統(tǒng)技術(shù)升級與應(yīng)用，不斷優(yōu)化電氣控制系統(tǒng)，以期達到降低設(shè)備故障率、提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)挖潛增效的目標。

關(guān)鍵詞：棒材生產(chǎn)線;電氣自動化;技術(shù)升級;技術(shù)應(yīng)用

0? 引言

宣鋼二鋼軋廠二棒材生產(chǎn)線采用西門子S7-400PLC+S120傳動控制系統(tǒng)，在投產(chǎn)后，由于設(shè)備長時間高負荷運行，磨損程度較高，加之維護時間緊張，導(dǎo)致主軋機在高速運行時產(chǎn)生不同程度的振動，經(jīng)常出現(xiàn)電機與減速機之間的連接銷斷裂的故障問題。通過對主軋機電機傳動參數(shù)及其PLC程序進行優(yōu)化，確定主傳動PI環(huán)節(jié)參數(shù)及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的工作閾值，進而消除該機架的振動，解決了全線主軋機在高速運行時的微弱振動，消除了軋機高速運行的振動隱患。

1? 總體思路

通過使用STARTER調(diào)試軟件及優(yōu)化自動化PLC程序，重新對全線18架主電機進行參數(shù)優(yōu)化，解決全線18架主電機高速運行時有不同程度振動的問題。

2? 技術(shù)實施方案

本文以第18架軋機為例進行分析。該機架隸屬于精軋機組的最后一架，主電機傳動裝置為Siemens S120，調(diào)試軟件為Starter。

2.1 通過使用STARTER調(diào)試軟件

在實際測量的基礎(chǔ)上，我們發(fā)現(xiàn)該軋機電機高速運轉(zhuǎn)時，主電機振動值過高，電機速度變化不穩(wěn)定，電流曲線明顯不正常波動，主電機振動值達到了20mm/s2。經(jīng)分析研究發(fā)現(xiàn)，整個系統(tǒng)動態(tài)特性與穩(wěn)定性造成影響的參數(shù)，主要是速度調(diào)節(jié)器參數(shù)（如圖1所示）。于是，本文通過重新優(yōu)化主電機速度調(diào)節(jié)器參數(shù)的方式，來解決該機架存在的問題。

具體實施的技術(shù)方案如下：

①脫開電機與減速機，電機空載優(yōu)化。

②打開STARTER調(diào)試軟件，通過CP5711、DP電纜，連接工程師站與S120逆變裝置的CU，設(shè)定通訊接口為CP5711（PROFIBUS）<ACTIVE>，打開備份參數(shù)實現(xiàn)在線連接。

③打開參數(shù)列表“Expert list”，設(shè)定P1960=2;使能ON/OFF1并保持該位為1。變頻器自動優(yōu)化結(jié)束后，P1960恢復(fù)為0。

④重新連接電機與減速機，電機帶載優(yōu)化。

⑤設(shè)定P1960=4，使能ON/OFF1并保持該位為1。變頻器自動優(yōu)化結(jié)束后，P1960恢復(fù)為0，自動優(yōu)化任務(wù)全部結(jié)束。

⑥打開控制面板，雙擊Contor Panel，系統(tǒng)自動彈出圖2所示的畫面。

通過Contor Panel控制面板，首先獲取控制權(quán)，再通過使能整流單元、使能軸、設(shè)定速度等操作，讓電機速度逐漸升高，控制電機的啟停。

⑦啟動Trance功能，記錄電機的速度曲線，以此來掌握速度環(huán)的動態(tài)特性。其步驟是：首先在Trance功能下選擇相應(yīng)的信號參數(shù)r60，然后設(shè)定速度、r61、實際速度、采樣時間、總時間長度、觸發(fā)條件，最后啟動Trance功能。如圖3所示。

⑧停止Trance功能，實際得到的速度運行曲線可在“Time diagraim”中查看，并據(jù)此得到速度環(huán)特性，如圖4所示。

⑨通過控制面板和Trance功能曲線，控制電機轉(zhuǎn)速變化（0～1200rpm），當電機轉(zhuǎn)速達到600rpm后，可以觀察到電機振動值增大，速度曲線特性較差。

⑩為使速度曲線特性提升，對速度調(diào)節(jié)器參數(shù)P1460和P1462，在手動條件下進行微調(diào)，如圖5所示。

{11}通過以上步驟，對速度環(huán)的速度調(diào)節(jié)器參數(shù)重新進行了優(yōu)化，最終確定速度調(diào)節(jié)器參數(shù)為：P1460=40.62，P1462=60.32ms，在電機高速運轉(zhuǎn)時，測量振動值，降至2mm/s2左右（參見圖6），消除了電機振動。

{12}保存參數(shù)，執(zhí)行Copy RAM to ROM。

2.2 重新優(yōu)化PLC程序，解決軋機停車時存在的振蕩問題

①停止自動化運行，逆變器便不再運行，通過逆變器內(nèi)的參數(shù)r2199.1來比較電機速度是否為零速，比較值被賦到參數(shù)P2080的bit10中，然后通過參數(shù)r2089.0讀取P2080中bit0-bit15的參數(shù)值，最后通過profibus-DP通訊協(xié)議將狀態(tài)字PZD1=r2089.1打包發(fā)送給自動化。

②自動化接收到狀態(tài)字1后，將其放在PLC程序的背景數(shù)據(jù)塊DB111中，DB111.DBX157.1讀取零速命令后延時6s，DB111.DBX516.3被賦值為0，然后通過DB111.DBW510作為控制字2發(fā)送給傳動裝置，逆變裝置通過參數(shù)r2093的bit9接收，將其賦給參數(shù)P856，這時P856=0，撤消逆變裝置轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器使能，此時軋機完全停止。

經(jīng)過分析，上述參數(shù)值并不是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器最優(yōu)停止時間，遂將其由6s修改為3s，縮短轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的使能時間，電機停止后使轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在最短時間內(nèi)失效，確定了該調(diào)節(jié)器的工作閾值，從而達到消除振蕩的目的。

此外，對于剩余17架軋機主電機有不同程度振動的問題，參考與第18架軋機相同的優(yōu)化步驟，在此不多做贅述。

3? 結(jié)束語

此次技術(shù)升級在在國內(nèi)同行業(yè)中技術(shù)水平較為先進，已在宣鋼其他棒材生產(chǎn)線得到應(yīng)用和推廣。不僅大幅降低了設(shè)備故障率及噸鋼能耗，提高了成材率和生產(chǎn)效率，而且能夠適應(yīng)更多品種鋼的軋制，具有良好的經(jīng)濟效益與社會效益。同時，在國內(nèi)同種行業(yè)同種設(shè)備情況下，提供了技術(shù)借鑒，具有廣泛的推廣前景。

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