AR軋管機(jī)主傳動電氣控制方案及西門子直流調(diào)速裝置調(diào)試方法

1、根據(jù)攀成鋼180A-R軋機(jī)系統(tǒng)的穿孔機(jī)和軋機(jī)高低軸軋輥主傳動整流變壓器、電機(jī)參數(shù)及相關(guān)技術(shù)工藝要求，我們編制了相應(yīng)的控制方案及西門子直流調(diào)速裝置調(diào)試方法。1、 概述攀成鋼180A-R軋機(jī)系統(tǒng)屬于搬遷改造項目，電氣控制設(shè)備部分利舊；因此，其控制方案就圍繞工藝要求和原有設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。1.1、 軋管機(jī)整流變壓器（利舊）：上、下輥整流變壓器各1臺，4500KVA 10/0.75KV #Delta;/Y-11，Uk#ge;7%；1臺變壓器給2臺電機(jī)供電。1.2、 軋管機(jī)直流電機(jī)（利舊）：上、下輥電機(jī)各2臺，1306KW/ DC750V/1840A/450-750rpm；勵磁：220V/84A。兩臺電

2、機(jī)機(jī)械同軸硬連接驅(qū)動軋輥，電樞單獨(dú)供電，弱磁升速。1.3、 西門子小驅(qū)大混裝模塊：采用北京景新經(jīng)過軟件處理的控制模塊。2、 直流傳動裝置選型2.1、主軋機(jī)負(fù)荷曲線2.2、采用西門子小驅(qū)大混裝模塊對應(yīng)選型序號 名稱 規(guī)格型號 數(shù)量 技術(shù)數(shù)據(jù)1 軋管機(jī) NDM100-4000-8VS 4 4000A /750V3、控制方案說明3.1、軋管機(jī)主傳動進(jìn)線斷路器若有進(jìn)線斷路器，對于傳動裝置控制和操作更安全、方便；若沒有進(jìn)線斷路器，則需在傳動裝置進(jìn)線側(cè)加裝阻容吸收裝置，以防止高壓側(cè)的操作過電壓。3.2、軋管機(jī)主傳動進(jìn)線電抗器由于整流變壓器副邊為六脈波，為了減少變流器換相重疊角產(chǎn)生的壓降，以及對電網(wǎng)少產(chǎn)生諧

3、波，因此采用進(jìn)線電抗器。3.3、直流傳動裝置控制、西門子小驅(qū)大混裝技術(shù)裝置供電國內(nèi)小驅(qū)大裝置容量（NDM100-4000-8VS 4000A，750V）能夠滿足主軋機(jī)電機(jī)控制要求。這樣，每臺電機(jī)就只須用一臺直流傳動裝置進(jìn)行控制，不需要裝置進(jìn)線端加鐵芯均流互感器，其控制技術(shù)指標(biāo)完全達(dá)到西門子直流傳動裝置的技術(shù)要求（因?yàn)槠淇刂栖浖墙?jīng)過處理的），同時節(jié)約設(shè)備投資成本。而且其兩臺電機(jī)同軸硬連接的主從控制方式更便于調(diào)試，上下輥之間的負(fù)荷均衡也更好調(diào)試。3.3.2、兩臺電機(jī)的裝置主從控制：采用裝置的USS協(xié)議進(jìn)行通訊控制（X172：56、57、58、59）；軋管機(jī)的上、下軋輥各2臺電機(jī)的兩套裝置采用主從

4、控制，而兩臺電機(jī)同軸硬連接，那么，脈沖編碼器的速度反饋就接在主電機(jī)的主裝置內(nèi)，作為整個兩臺電機(jī)主從控制的速度反饋，其控制原理見圖示3.4、軋機(jī)上下輥電機(jī)負(fù)荷均衡軋管機(jī)上輥和下輥在傳動裝置中采用速度控制和窗口控制。速度控制保證速度同步以保證工藝要求和生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，窗口控制是在確保速度同步的前提下把負(fù)荷控制在一定水平而達(dá)到負(fù)荷平衡。其實(shí)現(xiàn)方式有兩種，一種為電流差超過設(shè)定范圍后通過微調(diào)速度給定值使電流恢復(fù)到設(shè)定范圍，一種為將電流差平均后作為電流的附加給定值使電流恢復(fù)到設(shè)定范圍。上下輥電機(jī)負(fù)荷均衡控制有兩種實(shí)現(xiàn)方式：一種是通過開放6RA70傳動裝置的S00代碼在模塊中完成；一種是在PLC通過讀取裝置

5、電流并經(jīng)過邏輯運(yùn)算后再通過裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)的。其控制原理圖如下上輥電流與下輥電流的差值經(jīng)過運(yùn)算放大，由一個差值比較器來控制上下輥電機(jī)的速度附加給定，速度附加給定有兩種方式：一種是以下輥速度為基準(zhǔn)，只調(diào)節(jié)上輥的速度附加給定；另一種是對上下輥的速度進(jìn)行正負(fù)附加給定調(diào)節(jié)；這兩種調(diào)節(jié)方式可以根據(jù)工藝要求具體情況確定一種控制方式。3.5、控制系統(tǒng)組成主電路由交流阻熔吸收、傳動裝置、平波電抗器（利舊）、直流快開組成。交流進(jìn)線側(cè)裝有阻熔吸收電路，用于吸收變壓器合閘對傳動裝置的沖擊。直流側(cè)安裝直流快開DS14，用于完成直流側(cè)的保護(hù)。軋管機(jī)上、下輥傳動裝置為混裝形式，其數(shù)字控制系統(tǒng)為SIEMENS公司的6RA70系

6、列數(shù)字控制系統(tǒng)，功率控制系統(tǒng)采用晶閘管元件組成三相全控橋反并聯(lián)整流系統(tǒng)。采用北京景新制造的西門子控制的混裝模塊。裝置以成套柜的形式供貨，每套裝置中安裝：#61548; S7-200PLC：用于完成開機(jī)邏輯。#61548; 用于Profibus-DP通訊的CBP2通訊板；下傳數(shù)據(jù)：控制字和速度給定值；上傳數(shù)據(jù)：狀態(tài)字、故障字和各種運(yùn)行數(shù)據(jù)。#61548; 三相勵磁主電路包括進(jìn)線斷路器、接觸器、熔斷器、勵磁變壓器、直流全數(shù)字裝置。#61548; 測量和顯示儀表包括：電樞電流、電樞電壓、勵磁電流、勵磁電壓；控制電路中包括：內(nèi)、外控功能（內(nèi)控完成調(diào)試與檢修，外控完成基礎(chǔ)自動化控制），配置溫度巡檢儀用于

7、監(jiān)測電機(jī)的測溫元件，配置給電機(jī)風(fēng)機(jī)電源和控制，配置給電機(jī)防凝露加熱器的電源和控制。#61548; 傳動裝置帶有標(biāo)準(zhǔn)的脈沖編碼器接口。#61548; 傳動裝置帶有急停接口。急停功能分為本地急停和系統(tǒng)急停。本地急停用于調(diào)試和巡檢；系統(tǒng)急停一般來自現(xiàn)場，由基礎(chǔ)自動化供應(yīng)商確定。急停信號通過硬線連接。#61548; 傳動裝置帶有基本操作單元和調(diào)試工具的接口，它可以完成運(yùn)行要求的所有參數(shù)的設(shè)定、調(diào)整及實(shí)測值的顯示。參數(shù)設(shè)定也可以由計算機(jī)通過數(shù)據(jù)通訊來完成。裝置的高效能處理器承擔(dān)電樞回路的調(diào)節(jié)功能、勵磁回路的調(diào)節(jié)功能、參數(shù)優(yōu)化、監(jiān)控與診斷、保護(hù)及通訊功能。裝置具有優(yōu)良的動、靜態(tài)性能，調(diào)試簡單，維護(hù)容易。每

8、臺直流裝置均開放S00代碼，用于完成速度同步和負(fù)荷平衡。4、西門子全數(shù)字直流裝置調(diào)試步驟4.1.一般控制參數(shù)的設(shè)定按照電路圖，將模塊外部急停和抱閘等外部控制先滿足條件，給模塊上控制電，如無問題就恢復(fù)工廠值，按照西門子直流調(diào)速裝置說明書的啟動步驟進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定（此時電機(jī)應(yīng)為空載）：#61548; 恢復(fù)工廠值#61548; 設(shè)置脈沖編碼器#61548; 選擇控制方式#61548; 輸入輸出設(shè)定#61548; 給定選擇#61548; 保護(hù)參數(shù)設(shè)置4.2.優(yōu)化運(yùn)行驗(yàn)證碼盤的正確性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置 ：P83=2 將速度反饋改為編碼器，改完后讓電機(jī)運(yùn)行一下確保沒有其他故障。進(jìn)行電流環(huán)自優(yōu)化的驗(yàn)證P51=25

9、 電流環(huán)優(yōu)化，優(yōu)化修改電樞與勵磁電流環(huán)基本參數(shù)，可以多做幾回觀察是否參數(shù)相同。電流環(huán)優(yōu)化改變以下幾個參數(shù)：P110電樞電阻、P111電樞電感、P112勵磁電阻、P155電樞調(diào)節(jié)器P增益，P156電樞調(diào)節(jié)器I積分、P255勵磁調(diào)節(jié)器P增益、P256勵磁調(diào)節(jié)器I積分、P826自然換向時間。電流環(huán)響應(yīng)曲線：上圖為電流環(huán)自由化過后手動階躍的實(shí)驗(yàn)圖，綠色為設(shè)定，紅色為實(shí)際值?？梢钥闯鲭娏鞯捻憫?yīng)比較快而且沒有超調(diào)。對速度環(huán)進(jìn)行優(yōu)化并驗(yàn)證P51=26 速度環(huán)優(yōu)化，主要修改速度環(huán)PI值：P225速度環(huán)增益、P226速度環(huán)積分時間、P228速度給定的濾波時間。速度環(huán)響應(yīng)曲線如上圖黃色為速度實(shí)際值、紅色為電流實(shí)際

10、值、藍(lán)色速度設(shè)定值。此特性即為無超調(diào)。上圖紅色為電機(jī)速度實(shí)際值，藍(lán)色為設(shè)定值；可以看出速度超調(diào)比較大，但響應(yīng)比較快。速度環(huán)的特性，根據(jù)現(xiàn)場電機(jī)特性要求調(diào)節(jié)PI參數(shù)讓電機(jī)達(dá)到控制要求。弱磁優(yōu)化P51=27，主要繪制模塊弱磁曲線：P81=1 將模塊改為有弱磁。弱磁優(yōu)化完成后對弱磁進(jìn)行驗(yàn)證需要做以下幾點(diǎn)：#61548; 對電機(jī)進(jìn)行升速控制，主要觀察電機(jī)在進(jìn)入弱磁區(qū)后，直流電樞電壓是否升高，勵磁電流是否降低#61548; 對電機(jī)進(jìn)行滿速控制，觀察電機(jī)勵磁電流，電樞電流，直流電壓是否穩(wěn)定受控。#61548; 利用計算機(jī)對各波形觀察并記錄。弱磁升速曲線上圖為弱磁后驗(yàn)證波形，黃色為勵磁電流，紅色為電機(jī)實(shí)際速

11、度，綠色為EMF 電壓?？梢钥闯鲈陔姍C(jī)由恒磁區(qū)進(jìn)入到弱磁區(qū)后，電樞電壓和勵磁電流都基本比較穩(wěn)定，弱磁比較成功。4.3.通訊設(shè)置P918 與PLC 通訊的站地址P927=7 參數(shù)化使能（39主從控制）U734.1=K32 傳給PLC 的第一個字，一般為狀態(tài)字1U734.2=167 速度U734.3=117 電樞電流U734.4=142 轉(zhuǎn)矩其他需要傳送的數(shù)據(jù)和 PLC 進(jìn)行商量復(fù)制參數(shù)組 P55=112；P57=112設(shè)置遠(yuǎn)程控制此處只是舉例，實(shí)際情況需要與 PLC 協(xié)商P648.2=3001 遠(yuǎn)程控制時，控制字通過PLC 第一個字P644.2=3003 遠(yuǎn)程控制時，速度給定通過第3個字其他類似以