6RA70直流调速装置在横切机组的应用4100字

1、6RA70直流调速装置在横切机组的应用4100字 摘要：文章介绍了6RA70直流调速装置在横切机组中的应用，通过模板CUD1模拟量口接收PLC通过模拟量输出模块输出的电压信号，从而使主速度给定速度的闭环控制通过脉冲编码器反馈来实现，同时根据轧线上各主体设备对应的减速比和所使用的辊径结合生产中对应的高、中、低线速度，从而换算出对应电机角速度（rpm），然后将对应额定转速的比例关系置进传动参数中。 关键词：直流调速；主速度给定；闭环控制；减速比；横切机组中图分类号：TD534 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）17-0028-04为了提高公司产品的利用率，我们需要将经过轧机和

2、平整机组轧过之后产生的尾部卷充分利用起来；同时有的客户定购剪好的板材，也需要经过横切机组来完成，在这种情况下，公司决定建一条横切机组。调速装置采用西门子6RA70256DV62系列调速装置，PLC选用的是西门子CPU 315-2DP，三个从站分别为：头部、中部、尾部三个操作盘箱柜，一个参数输入界面OP7面板，主从站之间通过PROFIBUS 通讯电缆进行数据和信号传递，电机主速度给定是通过PLC模拟量输出模块连接到调速装置模板接口（CUD1）对应的模拟量接收端口来实现主速度给定。1 主体设备和设计思路横切机组的主体设备为：开卷机、五辊矫直机，夹送辊、剪刀、圆盘剪、飞剪、17辊矫直机、1#皮带、2

3、#皮带、3#皮带、跺板台。工艺要求为：钢卷上到开卷机，然后将1#、2#活套坑上的过渡导板升起，开卷机点动穿带经过五辊矫直机矫直，再经夹送辊（喂料辊）进入1#活套导板，通过圆盘剪进入2#活套导板，经过定尺装置进入飞剪刀口，将板头不规则部分手动剪下，将1#、2#活套导板摆下，开始向两个活套坑存套，当带钢挡住第二个光电管（每个活套坑用三个光电管，活套坑光电管从上到下分别编号为1、2、3）后停止充套等待机组联动。工艺流程图如下：选用西门子CPU型号为：CPU 315-2DP，通过PROFIBUS通讯电缆连接头部、中部、尾部三个操作站，接口采用IM153模块。硬件配置完成后进行编译，然后进入程序编程，根

4、据生产要求设定机组速度分别为60m/min、45m/min、30m/min三个档位，设计逻辑为：当（1）各电机风机运行，（2）开卷机油泵运行，（3）17辊矫直机齿轮润滑泵运行三个条件满足后，装置由内控转换到外控时，主接触器闭合，PMU面板显示由7.0变为1.2等待38号端子就绪接通。2 开卷机为例的主体调试步骤及齿轮比线速度换算和参数置入2.1 以开卷机为例的主体调试步骤希望通过笔记本电脑连接PMU面板，参数在线实现内控状态下触发电机转动。调试记录经验如下：将笔记本电脑连接到开卷机传动柜对应的PMU面板接口上，打开Drive Monitor 软件新建一个空的项目，会弹出一个属性设置对话框，需要

5、注意的是在Unit type（装置类型）中选择SIMOREG DC MASTER即是直流调速。然后在工具菜单下选择通讯类型为USS，接口类型为COM1以及波特率为9600。保存新建的项目，然后再次打开项目进行参数设置。P051 “0”“40”P644 “206”“401”P654 “1”“2100”P051是权限设置，P644是速度主给定，206是采用系统默认的模拟量连接口时进行的速度设定连接器，将其由206改为401（采用固定值给定，P401与K401对应）P654改为2100意思是指通过USSI协议传递，即笔记本电脑通过线缆连接PMU面板进行参数传递。设置按照以上步骤修改完成后，点击工具栏

6、菜单Online（Write EEPROM）按钮进入参数在线修改状态，需要修改的参数有：（1）根据电机名牌设置的参数有P100.01=50、P101.01=220、P102.01=2.8（2）根据实际速度采用编码器反馈需要设置的参数有P083.01=2、P140=1、P141=1024、P142=1、P143.01=1200（3）转矩/电流限幅及励磁速度控制方式等相关的参数设置有P078.01=220、P078.02=400、P081=0、P082=2、P103.01=0.55、P171.01=150、P171.02=100、P171.03=100、P171.04=100、P172=-100、

7、P180=300、P181=-300、P303=10、P304=10同时要指出的是可以将一些报警信息通过P821对应的变址中输入进去进行屏蔽，例如P821.01=59、P821.02=31、P821.03=35从而屏蔽F059、F031、F035等报警信息。接下来要介绍CUD1板子上的几个端子：36故障复位（常开点）、37合闸信号（直流调速装置电枢进线电压接入继电器常开信号反馈）、38使能信号（当使能信号具备后，等待速度给定然后电机运行）、39急停信号或者是限幅值达到触发报警停止电机运行（常开点）。控制柜开关选择内控，P401主给定设为5%，点击左下脚启动（显示绿色的按钮）结果没有任何反应，发

8、现有两个继电器吸合后，主接触器吸合，参数在线online（write EEPROM）状态下，通过左下角的on按钮上电启动，PMU面板显示为1.1等待38#端子就绪。通过一根短接线直接连接34#端子到38#端子，点击左下脚的启动按钮PMU面板显示状态为1（运行），去现场观察开卷机正以低速转动，内控模式下可以进一步进行电机优化。接下来进行电流调节器优化运行，电流调节器优化运行可以在电机轴上没有负载时执行，必要时要将电机机械锁住。修改P051=25启动电流调节器优化，完成后修改P155.01=0.29（电流调节器P增益）、P156.01=0.045（电流调节器积分时间）。在Trace曲线监控中加入K

9、167、K117、K148观察曲线稳态、上升/下降斜率情况。 修改P051=27励磁减弱的优化运行（过程持续大约1分钟），这个优化运行仅能在无机械负载下执行。如果选择励磁减弱（P081=1），转矩闭环控制（P170=1）或选择了转矩限幅（P169=1），或使用了一个可变励磁电流给定：磁化曲线从励磁最小电流给定测试点开始，近似为线性到0。为了执行优化运行，电动机最小励磁电流（P103）必须参数化为小于50%的电动机额定励磁电流（P102）。以下参数被自动设置：P117到P139，P275和P276。然后连接机械负载进行速度调节器优化，对于速度调节器的优化，在电机轴上必须接上最后有效的机械负载，因

10、为所设定的参数同所测量的转动惯量有关。用P236选择速度调节回路动态响应的程度，在速度调节器优化之前设定P236并将影响到P225、P226和P228的设定。修改P051=26进行速度调节器优化运行，以下参数被自动设置：P225，P226和P228。注意：速度调节器的优化运行只有在参数P200中设置了速度调节器实际值滤波才可执行，如果P083=1，主实际值的滤波在参数P745中设置。当P20020毫秒时，P225（增益）被限制在30.00。速度调节器优化运行将参数P228（速度给定滤波）设置成与P226（速度调节器积分时间）相同（为了在给定有突变时完成优化过程）。在速度调节器执行优化运行过程中

11、，电动机将以大约45%的额定电枢电流加速，电动机可能达到大约20%的最大电动机速度。2.2 电机运转对应端子触发介绍当开卷机的所有优化做完后，控制开关选择外控状态，根据各现场工艺要求的不同，如果希望通过操作台启动电机运行，无论是单动/区域联动/联动都需要满足：37#端子合闸信号接入，38#端子就绪信号接通，39#端子停止信号断开，然后接收速度给定电机运转。以下是横切机组电机运转信号接通的主体思路，具体条件需要在PLC程序中根据现场工艺完成。下面是截取CAD绘制的电气控制原理图和PLC程序段控制图做的简要分析。需要解决以下几点：K3得电条件是什么？进而触发37#端子合闸信号接入内控时KM1主接触

12、器得电条件使得38#端子使能接通；外控时K6如何得电使得38#端子使能接通。（1）K3继电器线圈得电条件。控制柜上内外控开关选择外控时，这时候PLC会输出Q14.0，触发控制器K吸合；Q14.0同时又触发Q12.0输出，Q12.0触发KA1吸合；这时候K和KA1的辅助点都接通，接下来根据传动图纸的控制会发现当K25（准备好）继电器得电辅助常开触点接通后K3线圈吸合。（2）控制柜上内外控选择内控时，控制线路不走PLC程序触发通道，根据传动图纸的控制回路设计会发现要想K3接通，需要将KA1参与此控制的常开辅助点短接（即跳线），同时K25继电器得电辅助常开点接通然后按一下柜门上的启动（合闸）按钮K3

13、吸合，K3的辅助常开点接通建立自锁，从而保证K3线圈一直接通，如果需要分闸，只需要按下控制柜门的停止按钮。第一个问题37#端子合闸信号接入问题已经解决，在K3信号控制中有个继电器K25在实际控制中我们根据功能取名为“准备好”信号，下面是根据现场使用图纸做的条件触发分析。（3）K25继电器线圈得电条件。根据传动图纸发现：当油泵电机起动接触器KM4吸合；电枢进线空开QL1合闸；励磁进线QL3合闸；装置风机电源QL4（对应4、4V1、4W1）合闸；触发板46、47#端子控制的继电器K1接通。上面的条件都具备后触发K25线圈吸合，在PLC部分看到K25辅助点闭合将I4.0高电平传递进PLC，触发准备好

14、信号（待了解的问题是46#端子什么时后形成高电平与47端子触发外部继电器吸合）。图7通过上面图片的逻辑倒推顺序发现当没有故障的时候46、47号端子对应的外部继电器K1是接通的。（4）KM1主接触器得电条件。根据以上控制图发现K3接通后，主接触器（KM1）线圈得电的另一个条件是触发板的109和110号端子需要内部触发接通，这里可以将急停信号控制辅助常闭点连接到触发板105和106号端子上，当没有急停信号时候109和110号端子是接通的，否则将断开109和110号端子的连接，从而参与KM1的通断控制。（5）K6线圈得电条件。根据图纸查找K6线圈的得电条件：端子145、143需接通，145、143是

15、继电器KA2的常开辅助点，查找PLC部分发现：当Q12.1输出时，继电器KA2吸合；而Q12.1输出是由M42.0（开卷机使能标志）触发，而M42.0是由合闸（Q14.0）接通触发。整个逻辑为：Q14.0+其他逻辑“1”M42.0（开卷机使能标志）Q12.1K6通过以上分析满足38#就绪端子信号接入的内外控模式下的条件都有了，即：内控模式下KM1得电，38#端子信号接入；外控模式下K6得电，38#端子信号接入就绪等待速度给定转电机。以上是关于开卷机的传动简单调试和PLC实现逻辑控制信息触发的过程。接下来将要介绍齿轮比与速度控制情况。2.3 根据机组最大速度与减速比换算电机最大转速限制PLC侧给

16、定模拟量通过传动CUD1模拟量口接收10V电压，对应机组要求的最大线速度60m/min时的电机实际转速（单位是rpm）占电机额定转速的比例，将计算的百分比写入参数P320中。通过公式：V（最大线速度）=D（辊径/卷径）?n（电机）/减速比其中n（电机）是需要求解的电机转速，然后根据 n（电机）/n（额定转速） 的比例写入参数P320中。例如：开卷机额定转速为1200rpm，减速比为19，卷筒直径为621mm，机组理想要求最大线速度为60m/min，则根据以上的公式有： V（最大线速度）=D（辊径/卷径）?n（电机）/i（减速比）60=D（辊径/卷径）?n（电机）/i（减速比）n（电机）=60?

17、19/（0.621?3.14）n（电机）=584.63然后由n（电机）/n（额定转速）584.63/1200 =48.72%将48.72写入传动参数P320中，完成机组最高速度要求给定。五辊矫直机，夹送辊、剪刀、圆盘剪、飞剪、17辊矫直机、1#皮带、2#皮带、3#皮带、跺板台等电机都按照之前的方法完成调试和参数给定。2.4 活套坑设计理念活套坑主要是为了保证轧线运行的时候，不至于因为计算出来的理想值与实际摩擦导致各电机间速度不匹配产生堆钢或者崩带钢而设计的。当1#活套坑只有1#光电管被挡住而2#、3#光电管未被遮挡时，圆盘剪在机组基准速度基础上附加一个百分比量，主要目的就是让其运行快点，当3#光电管被挡住后，圆盘剪在机组基准速度上减去一个百分比量这样比基准速度慢，不至于带钢堆到坑底。而2#活套坑的设计思想是：只有1#光电管被挡住而2#、3#光电管未被遮挡时，飞剪在机组基准速度基础上附加一个百分比量，主要目的就是让其运行快点，当3#光电管被挡住后，飞剪在机组基准速度上减去一个百分比量这样比基准速度慢点，不至于带钢堆到坑底。附加百分量的多少根据现场实际运行状况调整给定，这里给定5%的量在现场实际运行中可行，能保证机组正常运转。3 结语上文简要介绍了西门子直流调速装置以及PLC控制器在横切机组的应用情况，涵盖了直流电机的调试和控制电机运转需要的主体参数，具体实现逻辑