摘 要：介紹了冷軋生產(chǎn)線平整機(jī)輔傳動(dòng)系統(tǒng)以及6SE70變頻器的控制方式和參數(shù)設(shè)置，運(yùn)用多種網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)系統(tǒng)的高精度控制和安全運(yùn)行。 關(guān)鍵詞：6SE70變頻器;輔傳動(dòng);公共直流母線;網(wǎng)絡(luò) Abstract: The paper introduces the SPM auxiliary drives in CCM line, and the control methods and parameters set of 6SE70 Inverter, with many networks, actualized accurate control of drives and safety. Keyword: 6SE70 Inverter; Auxiliary Drives; common DC bus; network 1 引言 　　濟(jì)鋼冷軋生產(chǎn)線從工藝生產(chǎn)設(shè)備到自動(dòng)化控制系統(tǒng)均具有較高的水平。平整機(jī)是冷軋生產(chǎn)線的重要設(shè)備之一，其輔傳動(dòng)系統(tǒng)主要由X Pact ProBas工藝控制系統(tǒng)、西門子PLC控制系統(tǒng)、公共直流母線變頻調(diào)速系統(tǒng)、安全PLC系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)采用了VME、Profibus-DP以及SafetyBUS等多種通訊總線，實(shí)現(xiàn)了輔傳動(dòng)系統(tǒng)的高性能驅(qū)動(dòng)要求。平整機(jī)輔傳動(dòng)系統(tǒng)的主要驅(qū)動(dòng)設(shè)備有：鋼卷提升裝置、準(zhǔn)備站卷筒、出口導(dǎo)向輥、換輥夾鉗、換輥車、運(yùn)卷車等。 2 輔傳動(dòng)控制系統(tǒng) 　　平整機(jī)輔傳動(dòng)控制系統(tǒng)采用西馬克.德馬格公司開發(fā)的X Pact ProBas軋機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是為了滿足伺服液壓和工藝控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的嚴(yán)格要求開發(fā)的一個(gè)功能強(qiáng)大的自動(dòng)化系統(tǒng)，使用了先進(jìn)的PC多處理器技術(shù)，以圖形模式在Windows PC上進(jìn)行應(yīng)用軟件的開發(fā)。 　　變頻器從X pact probas系統(tǒng)接收速度參考值，服從X pact probas系統(tǒng)的控制和故障處理，同時(shí)將速度的實(shí)際值和相關(guān)的設(shè)備狀態(tài)傳送到X pact probas系統(tǒng)進(jìn)行處理。遠(yuǎn)程I/O（ET200站）的輸入輸出信號(hào)主要包括設(shè)備的狀態(tài)和操作信號(hào)，并參與設(shè)備的邏輯控制。與平整機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)速度密切相關(guān)的輔傳動(dòng)裝置，如導(dǎo)向輥等，其速度傳感器采用雙路輸出，一路送至6SE70變頻器，實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制。另一路通過硬線直接連接到平整機(jī)VME系統(tǒng)的計(jì)數(shù)器模板，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后得到驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)際轉(zhuǎn)速，作為速度控制器的反饋信號(hào)，參與速度參考值的計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)速度的高精度控制。 　　平整機(jī)X Pact ProBas系統(tǒng)主要包括：主控制器（MAC）、速度控制（SCM）、張力控制（ITEN）、液壓輥縫控制（HGC）、板型控制（FCS）、軋機(jī)驅(qū)動(dòng)控制（MDC）、導(dǎo)向輥驅(qū)動(dòng)控制（DRD）等工藝控制系統(tǒng)，其中，DRD、CCAR、RCC等工藝控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)向輥、運(yùn)卷車和換輥車等輔傳動(dòng)設(shè)備的邏輯和閉環(huán)控制。 　　速度控制器（SCM）根據(jù)平整機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行情況以及驅(qū)動(dòng)的條件，提供所有驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度給定值。二級(jí)系統(tǒng)設(shè)定的參考值與主令作為速度的給定輸入，首先發(fā)給出口軋機(jī)，然后根據(jù)速度因子來計(jì)算每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的速度給定值。 　　根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)速，計(jì)算驅(qū)動(dòng)的加速轉(zhuǎn)矩、摩擦轉(zhuǎn)矩，并判斷是否需要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩開環(huán)控制。加速轉(zhuǎn)矩和實(shí)際轉(zhuǎn)速通過SCM運(yùn)算可得到驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速的參考值，通過Profibus DP網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的速度控制。 3 公共直流母線變頻調(diào)速系統(tǒng) 　　系統(tǒng)采用了西門子公司的公共直流母線變頻調(diào)速系統(tǒng)，輔傳動(dòng)系統(tǒng)的主回路方案見圖一。整流器、逆變器、制動(dòng)單元等均采用6SE70系列裝置，該裝置具有以下特點(diǎn)：具有矢量控制調(diào)節(jié)器，輸出頻率范圍為0-300 Hz，帶編碼器的速度控制精度可達(dá)0.1%,（帶機(jī)械負(fù)荷的響應(yīng)時(shí)間為120ms），可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、速度等多種控制方式，具有軟件自檢測(cè)和硬件自檢測(cè)功能，綜合檢測(cè)和診斷功能也較強(qiáng)。該系統(tǒng)中，直流母線與逆變器傳動(dòng)裝置之間均裝有熔斷隔離開關(guān)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器的保護(hù)。所有與冷軋帶材有關(guān)的驅(qū)動(dòng)采用脈沖編碼器實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制，交流輸出側(cè)安裝dv/dt濾波器，以減少對(duì)其他系統(tǒng)的干擾。 [align=center] 圖一 輔傳動(dòng)系統(tǒng)的主回路方案[/align] 　　實(shí)踐證明，采用公共直流母線后傳動(dòng)控制系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)： 　?、?具有良好的動(dòng)態(tài)特性能。平整機(jī)輔傳動(dòng)系統(tǒng)要求具有良好的動(dòng)態(tài)性能和較高的控制精度，采用直流母線技術(shù)后，實(shí)現(xiàn)了能量分配平衡，在完成動(dòng)態(tài)調(diào)速的過程中，有效地抑制了過流和過壓故障的發(fā)生。 　?、?減少了設(shè)備投資和故障點(diǎn)。取消了各個(gè)變頻器的整流器部分和附加制動(dòng)電阻，減少了設(shè)備數(shù)量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了逆變器的標(biāo)準(zhǔn)配置，改善了電機(jī)的特性。 　　⑶ 節(jié)約了大量電能。平整機(jī)線生產(chǎn)中，輔傳動(dòng)設(shè)備工作在不同的狀態(tài)，處于制動(dòng)狀態(tài)的逆變器將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能回饋到直流母線，供給其他逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)，因此綜合能耗大幅度降低。 4 變頻器參數(shù)的設(shè)置及優(yōu)化 　　根據(jù)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的不同,變頻器采用了不同的控制方式。1#運(yùn)卷車、2#運(yùn)卷車、3#運(yùn)卷車、提升裝置、提升機(jī)橫移裝置、換輥夾鉗、1#換輥車、2#換輥車、換輥橫移裝置等采用了V/F控制，準(zhǔn)備站卷筒、3輥直頭機(jī)、出口導(dǎo)向輥等則采用了速度矢量控制。 　　變頻器參數(shù)的設(shè)置基本過程如下：變頻器送電后，首先將參數(shù)恢復(fù)工廠設(shè)置，然后進(jìn)行CBP板的配置，選擇P060=5進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，最后進(jìn)行控制字和狀態(tài)字的連接設(shè)置，將矢量控制開關(guān)量和矢量控制連接量與X-pact ProBas中定義的參數(shù)值和控制字連接。系統(tǒng)的主要連接參數(shù)見表一。 　　表一 變頻器通訊主要連接參數(shù)表 [align=center] [/align] 　　為了準(zhǔn)確確定電機(jī)參數(shù)，改善動(dòng)態(tài)性能，各控制變頻器均執(zhí)行了自動(dòng)電機(jī)辨識(shí)和速度調(diào)節(jié)器優(yōu)化。使用“系統(tǒng)設(shè)置”可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)辨識(shí)和調(diào)節(jié)器的優(yōu)化。使用P151=2，完成靜止?fàn)顟B(tài)電機(jī)辨識(shí)，P151=4，計(jì)算電機(jī)模型進(jìn)行空載測(cè)量，P151=5計(jì)算電機(jī)模型并對(duì)調(diào)節(jié)器進(jìn)行優(yōu)化。速度調(diào)節(jié)器的增益Kp（P235、P236）等參數(shù)取決于系統(tǒng)的慣量，應(yīng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。在調(diào)試過程中，出現(xiàn)了個(gè)別設(shè)備動(dòng)態(tài)性能在不同負(fù)載時(shí)變化較大的情況，通過對(duì)速度控制器、電流控制器的多次優(yōu)化以及手動(dòng)修改相關(guān)參數(shù)，得到了最優(yōu)化的設(shè)置，完全滿足了高性能的傳動(dòng)要求。圖二是通過Drive monitor記錄的導(dǎo)向輥動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線。 [align=center] 圖二 導(dǎo)向輥動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線[/align] 5 安全PLC急停系統(tǒng) 　　安全PLC系統(tǒng)由本地主機(jī)架和遠(yuǎn)程I/O模塊組成，它們之間通過安全網(wǎng)絡(luò)連接。主機(jī)架選用Pilz的PSS3100系列，由電源模塊、CPU、以太網(wǎng)模塊、開關(guān)量輸入輸出模塊等組成。安全PLC通過特殊的電子線路、軟件和冗余措施，達(dá)到了很高的可靠性與安全性。安全PLC的通訊系統(tǒng)為SafetyBUS，它是一個(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以連接許多設(shè)備，同時(shí)又是一個(gè)經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的安全載體。 　　安全PLC系統(tǒng)上電自動(dòng)進(jìn)行自檢， 　　在正常運(yùn)行中進(jìn)行連續(xù)自檢， 　　在一小時(shí)內(nèi)執(zhí)行完整的測(cè)試， 　　同時(shí)對(duì)外圍的輸入輸出進(jìn)行檢測(cè)。外圍檢測(cè)包括：輸入模塊的數(shù)字電路、 　　輸出模塊的功能丟失、 　　輸出映像工作臺(tái)、 　　反饋保護(hù)等。 　　輔傳動(dòng)變頻調(diào)速安全系統(tǒng)的狀態(tài)有以下幾種： 　　⑴緊急停止：系統(tǒng)發(fā)出緊急停止命令后，設(shè)備以最大的制動(dòng)能力緊急停止。停止以后，區(qū)域的相關(guān)控制電源被切斷。這種情況下不考慮帶材斷裂、纏繞等情況，只要求最快的停車速度和設(shè)備安全。 　?、瓶焖偻Ｖ梗河晒に囅到y(tǒng)控制快速減速直至設(shè)備停止運(yùn)行?？焖偻＼噾?yīng)該考慮生產(chǎn)線停車的協(xié)調(diào)性，保證在線產(chǎn)品的安全性，不能出現(xiàn)帶材斷裂、纏繞等情況。 　　⑶設(shè)備調(diào)整：此時(shí)系統(tǒng)處于聯(lián)動(dòng)狀態(tài)，可對(duì)其中的某些設(shè)備進(jìn)行必要的調(diào)整。 　　⑷設(shè)備單動(dòng)：通過操作臺(tái)對(duì)單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)操作。 　?、稍O(shè)備檢查：該命令通過工藝系統(tǒng)發(fā)出，此時(shí)的運(yùn)行速度降至最低。 6 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的電磁干擾問題 　　平整機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，使用了多種網(wǎng)絡(luò)和總線，如VME總線、以太網(wǎng)、Profibus-DP、SafetyBUS等，而傳動(dòng)系統(tǒng)絕大多數(shù)采用變頻驅(qū)動(dòng)方式，有些設(shè)備的功率較大，防止傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的干擾尤為重要。為此整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了可靠的接地系統(tǒng)，建立了標(biāo)準(zhǔn)的接地基準(zhǔn)電位（地），所有模塊機(jī)架和負(fù)載電流回路與公共的基準(zhǔn)電位連接，從而確保由于電纜敷設(shè)不合理或設(shè)備安裝不當(dāng)產(chǎn)生的干擾電流能盡快分流掉，從而防止了由于干擾所帶來的通訊故障。 　　由于傳動(dòng)系統(tǒng)需要較大的電功率，因此動(dòng)力電纜常常輸送高電壓和大電流。如果這種電力電纜長距離與通訊電纜并行敷設(shè)，則在網(wǎng)絡(luò)電纜上會(huì)產(chǎn)生電容性和電感性干擾，從而擾動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信。為避免這種干擾，在設(shè)計(jì)和施工時(shí)，必須確保通訊電纜與其他電線電纜之間的距離，盡可能把電力電纜和通訊電纜分別敷設(shè)在相互隔離的電纜橋架上。 7 結(jié)束語 　　冷軋項(xiàng)目投產(chǎn)后，輔傳動(dòng)系統(tǒng)整體運(yùn)行正常、可靠，完全滿足了冷軋生產(chǎn)線的工藝要求，為穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。