西門子6ra70全數(shù)字直流調(diào)速器的特點(diǎn)及在熱軋立輥傳動(dòng)中的應(yīng)用

1、引言

日鋼1580熱軋帶鋼廠立輥軋機(jī)主傳動(dòng)采用上傳動(dòng)型式，位于軋機(jī)中心線兩側(cè)的主電機(jī)分別通過(guò)一級(jí)錐齒輪和一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)十字型萬(wàn)向接軸，驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)舆M(jìn)行軋制。左右兩側(cè)傳動(dòng)在第一級(jí)的錐齒輪軸間用聯(lián)軸器連接，保證速度同步，2臺(tái)電機(jī)均帶脈沖發(fā)生器，可用于速度控制，并配以西門子裝置對(duì)裝置協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)直流電機(jī)的主、從同步運(yùn)行，不但保證了速度同步控制，而且有效的保護(hù)了機(jī)械機(jī)構(gòu)，取得了令人滿意的效果（見(jiàn)圖1）。

注：1.主電機(jī)+編碼器（plg）；2.聯(lián)軸器（ⅱ）；3.一級(jí)錐齒輪付（i=1.955）；4.一級(jí)圓柱斜齒輪付（i=3.524）；5.十字萬(wàn)向接軸；6.聯(lián)軸器（ⅲ）；7.軋輥；8.接近開(kāi)關(guān)。

圖1 e1立輥軋機(jī)主傳動(dòng)筒圖

2、系統(tǒng)組成

根據(jù)主電機(jī)四象限工作的特點(diǎn)，電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用整流變壓器+國(guó)產(chǎn)大容量晶閘管與西門子6ra70全數(shù)字直流調(diào)速器組合組成。一套6相反并聯(lián)晶閘管整流裝置由一臺(tái)6ra70調(diào)速器控制觸發(fā)角，稱之為“小觸大”模式，既采用小容量6ra70（電樞電流30a，勵(lì)磁電流5a，四象限工作）一臺(tái)作基本控制單元，觸發(fā)大容量晶閘管（最大2500a）。兩立輥直流電機(jī)功率分別是1200kw，其設(shè)備構(gòu)成：一臺(tái)兩裂解整流變壓器、兩組進(jìn)線開(kāi)關(guān)柜、兩套6ra70與晶閘管組合（兩臺(tái)6ra70分別作主、從調(diào)速器）。

圖2為西門子6ra70控制柜部分，圖3為經(jīng)過(guò)“小觸大”技術(shù)改造后的功率柜部分（輸出額定電樞電流4000a）。

該數(shù)字控制系統(tǒng)采用速度、電流雙閉環(huán)控制，并具備速度、電流自適應(yīng)功能，勵(lì)磁回路控制通過(guò)電勢(shì)調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)弱磁升速控制。

傳動(dòng)系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)間采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信號(hào)交換，完成全線的速度分配功能和通過(guò)profibus-dp網(wǎng)進(jìn)行信息交換，完成如正反轉(zhuǎn)信號(hào)、使能信號(hào)、點(diǎn)動(dòng)信號(hào)及速度聯(lián)調(diào)、電流、速度實(shí)際值檢測(cè)信號(hào)、故障信號(hào)等。

兩組電控系統(tǒng)各配置了一臺(tái)s7-200控制器，完成其內(nèi)、外部連鎖保護(hù)及相應(yīng)的操作功能，包括：直流全數(shù)字傳動(dòng)系統(tǒng)操作聯(lián)鎖，現(xiàn)場(chǎng)輔助設(shè)備條件聯(lián)鎖，如潤(rùn)滑、通風(fēng)水冷卻。

3、裝置主從同步控制方案

在兩個(gè)電機(jī)嚴(yán)格機(jī)械耦合的情況下，操作側(cè)電機(jī)為主控制采用速度+電流雙閉環(huán)控制，傳動(dòng)側(cè)電機(jī)為從采用轉(zhuǎn)矩控制，從動(dòng)裝置的斜坡函數(shù)發(fā)生器和速度調(diào)節(jié)器不使用，僅僅使用電流調(diào)節(jié)器。主調(diào)節(jié)器cudi板x175端子1617連接兩芯屏蔽電纜到從調(diào)節(jié)器cudi板x174端子67，實(shí)現(xiàn)裝置對(duì)裝置協(xié)議硬線連接，如圖4所示。

主調(diào)速器參數(shù)設(shè)定：p755=141. 連接器k0141（轉(zhuǎn)矩限幅后的給定），p755（在模擬量輸出2的輸出值的源）。

從調(diào)速器參數(shù)設(shè)定：p601=15. 連接器k0015（模擬輸入端子67），p601（電樞電流調(diào)節(jié)器實(shí)際值的源）。

4、6ra70與tdc的通訊

siemens 6ra70通過(guò)cbp2通訊板與tdc之間進(jìn)行通訊，p918=通訊站號(hào)地址設(shè)定，tdc對(duì)應(yīng)同樣的站地址 。

通訊參數(shù)的設(shè)定 ：

u711.1=0

u712= 0 定義通訊字類型為 0pkw+6pzd

u722=0 禁止通訊故障f082

p927=7 cbp+pmu+g-sst1+op1s控制接口的使能

u710.1=0 激活cbp配置

plc到傳動(dòng)的控制信號(hào)：（u733顯示）

控制字

p654= 3103 起/停

p655= 3101 off2（快停）

p658= 3102 off3（急停）

p661= 3100 脈沖使能

p665= 3107 故障復(fù)位

速度給定 ：

p433= 3002 速度給定傳動(dòng)到tdc的信號(hào)：（u734中設(shè)定）

u734.01= 32 狀態(tài)字1（k32）

u734.02= 167 傳動(dòng)的速度反饋（k167）

u734.03= 292 傳動(dòng)的實(shí)際電樞電壓值（k 292）

u734.04= 117 傳動(dòng)的實(shí)際電流反饋（k117）

u734.05= 142 傳動(dòng)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩反饋（k142）

5、系統(tǒng)優(yōu)化步驟

主裝置優(yōu)化：把聯(lián)軸器拆開(kāi)，然后在從裝置設(shè)置p171=p172=0，然后在主裝置上執(zhí)行p051=25電流調(diào)節(jié)器及其預(yù)控優(yōu)化，p051=26速度調(diào)節(jié)器優(yōu)化，p051=27弱磁調(diào)節(jié)器優(yōu)化，最后再把從裝置p171，p172參數(shù)恢復(fù)原值，主裝置優(yōu)化完畢。

從裝置優(yōu)化：把主裝置參數(shù)p171=p172=0，從裝置p601.1由koo15改為k0141，然后在從裝置上執(zhí)行p051=25電流調(diào)節(jié)器及其預(yù)控優(yōu)化，p051=27弱磁調(diào)節(jié)器優(yōu)化，然后把主裝置參數(shù)p171，p172恢復(fù)原值，把從裝置p601.1由k0141改為koo15優(yōu)化完畢。

最后再把聯(lián)軸器連接上，之后再一起進(jìn)行優(yōu)化，在主裝置上執(zhí)行p051=26速度調(diào)節(jié)器優(yōu)化（注意兩立輥必須聯(lián)軸，否則會(huì)出現(xiàn)優(yōu)化效果不良，主從裝置電流偏差過(guò)大影響正常使用）主從裝置優(yōu)化完畢。

備注：p171（轉(zhuǎn)矩方向的1系統(tǒng)電流限幅），p172（轉(zhuǎn)矩方向11的系統(tǒng)電流限幅）。

6、結(jié)束語(yǔ)

（1）兩臺(tái)直流電機(jī)在機(jī)械嚴(yán)格耦合保證速度同步的同時(shí)，采取主從轉(zhuǎn)矩控制，可以使兩臺(tái)直流電機(jī)同時(shí)出力，減少了因?yàn)閮膳_(tái)電機(jī)出力不均產(chǎn)生扭矩?fù)p傷機(jī)械設(shè)備，達(dá)到了預(yù)期的效果，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中得到了驗(yàn)證。

（2）采取裝置對(duì)裝置協(xié)議實(shí)現(xiàn)主從兩個(gè)調(diào)節(jié)器之間的信號(hào)傳遞，無(wú)需增加額外投資，就可以達(dá)到理想的目的，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，操作簡(jiǎn)單易掌握。