摘 要：介紹了冷軋生產(chǎn)線平整機輔傳動系統(tǒng)以及6SE70變頻器的控制方式和參數(shù)設(shè)置，運用多種網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了傳動系統(tǒng)的高精度控制和安全運行。 關(guān)鍵詞：6SE70變頻器;輔傳動;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 　　濟鋼冷軋生產(chǎn)線從工藝生產(chǎn)設(shè)備到自動化控制系統(tǒng)均具有較高的水平。平整機是冷軋生產(chǎn)線的重要設(shè)備之一，其輔傳動系統(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，實現(xiàn)了輔傳動系統(tǒng)的高性能驅(qū)動要求。平整機輔傳動系統(tǒng)的主要驅(qū)動設(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、運卷車等。 2 輔傳動控制系統(tǒng) 　　平整機輔傳動控制系統(tǒng)采用西馬克.德馬格公司開發(fā)的X Pact ProBas軋機自動化控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是為了滿足伺服液壓和工藝控制系統(tǒng)動態(tài)性能的嚴格要求開發(fā)的一個功能強大的自動化系統(tǒng)，使用了先進的PC多處理器技術(shù)，以圖形模式在Windows PC上進行應(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，同時將速度的實際值和相關(guān)的設(shè)備狀態(tài)傳送到X pact probas系統(tǒng)進行處理。遠程I/O（ET200站）的輸入輸出信號主要包括設(shè)備的狀態(tài)和操作信號，并參與設(shè)備的邏輯控制。與平整機主傳動系統(tǒng)速度密切相關(guān)的輔傳動裝置，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，實現(xiàn)速度閉環(huán)控制。另一路通過硬線直接連接到平整機VME系統(tǒng)的計數(shù)器模板，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后得到驅(qū)動裝置的實際轉(zhuǎn)速，作為速度控制器的反饋信號，參與速度參考值的計算，從而實現(xiàn)速度的高精度控制。 　　平整機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）、軋機驅(qū)動控制（MDC）、導(dǎo)向輥驅(qū)動控制（DRD）等工藝控制系統(tǒng)，其中，DRD、CCAR、RCC等工藝控制系統(tǒng)實現(xiàn)對導(dǎo)向輥、運卷車和換輥車等輔傳動設(shè)備的邏輯和閉環(huán)控制。 　　速度控制器（SCM）根據(jù)平整機系統(tǒng)的運行情況以及驅(qū)動的條件，提供所有驅(qū)動電機的速度給定值。二級系統(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，然后根據(jù)速度因子來計算每個驅(qū)動裝置的速度給定值。 　　根據(jù)實際轉(zhuǎn)速，計算驅(qū)動的加速轉(zhuǎn)矩、摩擦轉(zhuǎn)矩，并判斷是否需要進行轉(zhuǎn)矩開環(huán)控制。加速轉(zhuǎn)矩和實際轉(zhuǎn)速通過SCM運算可得到驅(qū)動轉(zhuǎn)速的參考值，通過Profibus DP網(wǎng)絡(luò)通訊實現(xiàn)對驅(qū)動設(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)，輔傳動系統(tǒng)的主回路方案見圖一。整流器、逆變器、制動單元等均采用6SE70系列裝置，該裝置具有以下特點：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0.1%,（帶機械負荷的響應(yīng)時間為120ms），可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、速度等多種控制方式，具有軟件自檢測和硬件自檢測功能，綜合檢測和診斷功能也較強。該系統(tǒng)中，直流母線與逆變器傳動裝置之間均裝有熔斷隔離開關(guān)，用于實現(xiàn)對逆變器的保護。所有與冷軋帶材有關(guān)的驅(qū)動采用脈沖編碼器實現(xiàn)速度閉環(huán)控制，交流輸出側(cè)安裝dv/dt濾波器，以減少對其他系統(tǒng)的干擾。 [align=center] 圖一 輔傳動系統(tǒng)的主回路方案[/align] 　　實踐證明，采用公共直流母線后傳動控制系統(tǒng)有許多優(yōu)點： 　　⑴ 具有良好的動態(tài)特性能。平整機輔傳動系統(tǒng)要求具有良好的動態(tài)性能和較高的控制精度，采用直流母線技術(shù)后，實現(xiàn)了能量分配平衡，在完成動態(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。 　　⑵ 減少了設(shè)備投資和故障點。取消了各個變頻器的整流器部分和附加制動電阻，減少了設(shè)備數(shù)量，同時實現(xiàn)了逆變器的標(biāo)準(zhǔn)配置，改善了電機的特性。 　?、?節(jié)約了大量電能。平整機線生產(chǎn)中，輔傳動設(shè)備工作在不同的狀態(tài)，處于制動狀態(tài)的逆變器將機械能轉(zhuǎn)化為電能回饋到直流母線，供給其他逆變器驅(qū)動電機，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)動設(shè)備的不同,變頻器采用了不同的控制方式。1#運卷車、2#運卷車、3#運卷車、提升裝置、提升機橫移裝置、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、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，然后進行CBP板的配置，選擇P060=5進行系統(tǒng)設(shè)置，最后進行控制字和狀態(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)確確定電機參數(shù)，改善動態(tài)性能，各控制變頻器均執(zhí)行了自動電機辨識和速度調(diào)節(jié)器優(yōu)化。使用“系統(tǒng)設(shè)置”可以實現(xiàn)自動辨識和調(diào)節(jié)器的優(yōu)化。使用P151=2，完成靜止?fàn)顟B(tài)電機辨識，P151=4，計算電機模型進行空載測量，P151=5計算電機模型并對調(diào)節(jié)器進行優(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)實際運行情況進行手動調(diào)整。在調(diào)試過程中，出現(xiàn)了個別設(shè)備動態(tài)性能在不同負載時變化較大的情況，通過對速度控制器、電流控制器的多次優(yōu)化以及手動修改相關(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要求。圖二是通過Drive monitor記錄的導(dǎo)向輥動態(tài)響應(yīng)曲線。 [align=center] 圖二 導(dǎo)向輥動態(tài)響應(yīng)曲線[/align] 5 安全PLC急停系統(tǒng) 　　安全PLC系統(tǒng)由本地主機架和遠程I/O模塊組成，它們之間通過安全網(wǎng)絡(luò)連接。主機架選用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，它是一個開放的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以連接許多設(shè)備，同時又是一個經(jīng)過特殊設(shè)計的安全載體。 　　安全PLC系統(tǒng)上電自動進行自檢， 　　在正常運行中進行連續(xù)自檢， 　　在一小時內(nèi)執(zhí)行完整的測試， 　　同時對外圍的輸入輸出進行檢測。外圍檢測包括：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、 　　反饋保護等。 　　輔傳動變頻調(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)備停止運行。快速停車應(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。 　?、窃O(shè)備調(diào)整：此時系統(tǒng)處于聯(lián)動狀態(tài)，可對其中的某些設(shè)備進行必要的調(diào)整。 　?、仍O(shè)備單動：通過操作臺對單臺設(shè)備進行手動操作。 　　⑸設(shè)備檢查：該命令通過工藝系統(tǒng)發(fā)出，此時的運行速度降至最低。 6 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的電磁干擾問題 　　平整機自動化控制系統(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，而傳動系統(tǒng)絕大多數(shù)采用變頻驅(qū)動方式，有些設(shè)備的功率較大，防止傳動系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的干擾尤為重要。為此整個系統(tǒng)設(shè)計了可靠的接地系統(tǒng)，建立了標(biāo)準(zhǔn)的接地基準(zhǔn)電位（地），所有模塊機架和負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。 　　由于傳動系統(tǒng)需要較大的電功率，因此動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)電纜上會產(chǎn)生電容性和電感性干擾，從而擾動網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信。為避免這種干擾，在設(shè)計和施工時，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 　　冷軋項目投產(chǎn)后，輔傳動系統(tǒng)整體運行正常、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)濟效益和社會效益。