歐陸全數(shù)字直流控制器在拉矯機(jī)組中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、<p>　　歐陸全數(shù)字直流控制器在拉矯機(jī)組中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用</p><p>　　摘要：利用歐陸590P全數(shù)字直流控制器的強(qiáng)大功能，控制六臺(tái)直流電機(jī)，使帶鋼按設(shè)定的延伸率進(jìn)行拉伸，實(shí)現(xiàn)恒延伸率控制。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：歐陸控制器 拉矯 恒張力 延伸率 </p><p><b>　　0 引言 </b></p>&l

2、t;p>　　近年來(lái)，冷軋行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇并呈現(xiàn)出日益激烈的態(tài)勢(shì)。在這樣的發(fā)展環(huán)境下，市場(chǎng)對(duì)冷軋帶鋼表面質(zhì)量提出了更高的要求。為了滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，拉矯機(jī)組的應(yīng)用就顯得至關(guān)重要，因?yàn)樗诒ＷC退火后的帶鋼表面質(zhì)量上發(fā)揮著重要作用，能夠使冷軋帶鋼板型得到有效處理。因此，保證拉矯機(jī)組的整條生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定就具有關(guān)鍵性意義。為此，我們選擇了歐陸590P全數(shù)字直流控制器作為機(jī)組的傳動(dòng)裝置，并實(shí)現(xiàn)電腦化控制。它的優(yōu)勢(shì)不僅在于運(yùn)行穩(wěn)定、占用空間小，而且

3、由于專(zhuān)業(yè)軟件模塊的設(shè)置，使其使用更加方便。 </p><p>　　1 生產(chǎn)線(xiàn)技術(shù)要求 </p><p>　　1.1 最高線(xiàn)速度要達(dá)到300米/分鐘，能夠依照操作工對(duì)速度進(jìn)行的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)恒速運(yùn)行。 </p><p>　　1.2 通過(guò)控制和設(shè)定恒延伸率，對(duì)出口帶鋼較入口帶鋼拉伸矯正。 </p><p>　　1.3 自動(dòng)控制帶鋼恒張力。 </

4、p><p>　　2 系統(tǒng)構(gòu)成及設(shè)計(jì) </p><p><b>　　2.1 系統(tǒng)構(gòu)成 </b></p><p><b>　　系統(tǒng)單線(xiàn)圖 </b></p><p>　　歐陸590P全數(shù)字直流控制器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)速度的控制，其方法就是基于對(duì)基準(zhǔn)輥轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，來(lái)影響帶動(dòng)這個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的速度。在運(yùn)行狀態(tài)中，差速輥的

5、速度要低于基準(zhǔn)輥。正是由于兩者存在速度上的差值，才實(shí)現(xiàn)了拉伸并在速度逆變狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)差速輥的被動(dòng)運(yùn)行。在恒張力逆變狀態(tài)下，開(kāi)卷機(jī)與前張緊輥在運(yùn)行中產(chǎn)生前張力。后張力則產(chǎn)生于電動(dòng)恒張力狀態(tài)下的卷取機(jī)與后張緊輥運(yùn)行之中。矯平輥和彎曲輥位于差速輥與基準(zhǔn)輥之間，并在以上各種力同時(shí)配合下產(chǎn)生一定張力并施加于帶鋼上。由于材料無(wú)法承受這種張力，于是便產(chǎn)生彈塑性變形，形成對(duì)帶鋼的拉伸矯平。 </p><p>　　2.2 基準(zhǔn)輥的恒

6、速運(yùn)行：（如基準(zhǔn)輥電氣原理圖） </p><p>　　利用操作臺(tái)上的電位器，將控制器A4口上的輸入電壓控制在0-10V范圍內(nèi)，并以該電壓信號(hào)作為對(duì)基準(zhǔn)輥的速度的規(guī)定。為了實(shí)現(xiàn)電流的滿(mǎn)限幅，直接將電流限幅A6連接到10V上。同時(shí)，為了有效控制轉(zhuǎn)速，要采用光電編碼器來(lái)作速度反饋。在300米/分鐘的最高線(xiàn)速度下，相比于電機(jī)的基速，基準(zhǔn)輥的轉(zhuǎn)速更高，這就需要對(duì)控制器內(nèi)部勵(lì)磁環(huán)進(jìn)行一定的設(shè)定，即設(shè)置弱磁功能啟動(dòng)。當(dāng)電機(jī)超過(guò)

7、基速的95%時(shí)，弱磁升速啟動(dòng)。為了在單動(dòng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)正反點(diǎn)動(dòng)，以“228”作為C6的目的標(biāo)記，使C4控制拉緊模塊，C6控制放松模塊。同時(shí)，設(shè)置拉緊放松1為5%，拉緊放松2為-5%。通過(guò)A7模擬口，將速度反饋輸出到其他裝置。 </p><p>　　2.3 差速輥實(shí)現(xiàn)延伸率 </p><p>　　要想實(shí)現(xiàn)延伸率，控制差速輥非常重要。在差速輥基準(zhǔn)速度信號(hào)的設(shè)定上，選擇基準(zhǔn)輥取得的實(shí)際速度信號(hào)，并將

8、其輸入到控制器的A4口。歐陸控制器的一些專(zhuān)業(yè)模塊軟件可以用作電子電位計(jì)。在對(duì)C4的目的標(biāo)記進(jìn)行設(shè)定時(shí)，以上升模塊的輸入標(biāo)記設(shè)定；而將C6設(shè)為下降模塊的輸入標(biāo)記。以0到-6%作為模塊的輸出值范圍，將速度給定設(shè)定為模塊輸出值與A4速度基準(zhǔn)值的相加，并與速度環(huán)的輸入相連接。于是，基準(zhǔn)輥轉(zhuǎn)速與延伸率設(shè)定值的差值就是差速輥的轉(zhuǎn)速。在這種情況下，基準(zhǔn)輥帶動(dòng)差速輥，差速輥電機(jī)工作于電動(dòng)機(jī)的第二限（如下圖所示）。由于本系統(tǒng)實(shí)施了無(wú)靜差的速度調(diào)節(jié)，因此不

9、會(huì)帶來(lái)差速輥速度的加快。作為延伸率設(shè)定的顯示值，上升/下降模塊的輸出在操作臺(tái)上通過(guò)數(shù)字表顯示出來(lái)。 </p><p>　　帶鋼的延伸來(lái)自于基準(zhǔn)輥與差速輥電機(jī)的速度給定之差，考慮到有兩輥輥徑與減速機(jī)存在差異，需要對(duì)兩臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行換算。通過(guò)測(cè)量?jī)奢亸?，依?jù)系統(tǒng)中兩電機(jī)的減速比（10：1），計(jì)算出滿(mǎn)給定狀態(tài)下電機(jī)的轉(zhuǎn)速并進(jìn)行校準(zhǔn)，保證在延伸率設(shè)定為0時(shí)，基準(zhǔn)輥和差速輥線(xiàn)速度相等。 </p><p

10、>　　轉(zhuǎn)速=最高線(xiàn)速度/輥周長(zhǎng)*減速比 </p><p>　　2.4 前張緊輥和后張緊輥的電流限幅通過(guò)設(shè)定A6來(lái)實(shí)現(xiàn)，在聯(lián)動(dòng)狀態(tài)下達(dá)到速度滿(mǎn)給定。鑒于其控制過(guò)程較為簡(jiǎn)單，因此不再贅述。需要注意的是，為了實(shí)現(xiàn)前張緊輥的逆變張力狀態(tài)工作，其速度為反向的滿(mǎn)給定。 </p><p>　　2.5 隨著帶鋼卷徑的變化，開(kāi)卷和卷取電機(jī)也發(fā)生相應(yīng)變化，因此需要通過(guò)卷徑計(jì)算以保證其在恒張力狀態(tài)下工作。

11、根據(jù)張力與電機(jī)轉(zhuǎn)矩公式得： </p><p>　　T*D/2=i*KmφI </p><p>　　I=T*D/2/（i*Kmφ） </p><p>　　T表示張力，D表示帶鋼直徑，Km為電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩系數(shù)（為常數(shù)），i為減速比，φ為電機(jī)磁通量，I表示電機(jī)的電樞電流。 </p><p>　　通過(guò)以上公式，電機(jī)在恒張力狀態(tài)下的電樞電流限幅就可以被準(zhǔn)

12、確地計(jì)算出來(lái)。前后張緊輥的轉(zhuǎn)速值對(duì)開(kāi)卷和卷取電機(jī)線(xiàn)速度起到?jīng)Q定性影響，通過(guò)模擬口A(yíng)2輸入后與直徑計(jì)算器模塊的線(xiàn)速度相連接，將本電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋與模塊的卷取速度相連接，經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)試后再進(jìn)行校準(zhǔn)，進(jìn)而得出帶卷直徑數(shù)值。 </p><p>　　之后，將卷徑傳送至綜合設(shè)定點(diǎn)2，并乘以張力給定。本控制器無(wú)法直接得出磁通量，因此將勵(lì)磁電流反饋?zhàn)鳛槌龜?shù)，傳送到綜合設(shè)定點(diǎn)2。同時(shí)，控制該點(diǎn)的輸出，以便控制開(kāi)卷和卷取電機(jī)的恒張力。 &

13、lt;/p><p>　　2.6 該控制器實(shí)現(xiàn)了電流環(huán)PI參數(shù)的優(yōu)化，并實(shí)現(xiàn)電流環(huán)的自動(dòng)調(diào)諧。同時(shí)，還可以對(duì)電樞電流斷續(xù)與連續(xù)之間的分界點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，這樣，控制器的電流環(huán)自適應(yīng)功能就得以實(shí)現(xiàn)。 </p><p><b>　　3 結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　綜上所述，歐陸590P全數(shù)字直流控制器具有很多特殊的優(yōu)勢(shì)：一是它能完成多種指令控制；

14、二是它還能實(shí)現(xiàn)自診斷和自適應(yīng)。除此之外，通過(guò)采用歐陸公司的編程軟件Celite，該系統(tǒng)能夠更直觀(guān)地實(shí)現(xiàn)軟件組態(tài)和參數(shù)修改。在冷軋帶鋼的生產(chǎn)過(guò)程中，該控制系統(tǒng)以穩(wěn)定的性能和較低的故障率贏(yíng)得了好評(píng)，有力地促進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量的提高。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]趙家俊，魏立群.冷軋帶鋼生產(chǎn)問(wèn)答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，200

15、7. </p><p>　　[2]歐陸傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司.590+系列直流數(shù)字式調(diào)速器說(shuō)明書(shū). </p><p>　　[3]陳伯時(shí).電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991. </p><p>　　作者簡(jiǎn)介：董建偉（1975-），男，甘肅天水人，河北鋼鐵集團(tuán)衡板公司冷軋廠(chǎng)技術(shù)科，助理工程師，研究方向?yàn)殡姎夤こ碳白詣?dòng)化。楊維（1975-），男，河北衡水人，