620mm帶鋼活套張力動態響應調節與優化

時玉玲山東萊蕪鋼鐵股份有限公司板帶廠，山東萊蕪 271126

0 引言

隨著市場競爭越來越激烈，各地寬帶項目產能的進一步釋放，窄帶所面臨的競爭越來越大，為了適應市場的要求，必須提高產品質量和加大產品開發力度，增大活套容量，加強對帶鋼板型的控制，減少堆鋼、減少軋輥壓力，有利于厚度控制，同時可以拓寬產品規格，軋制薄規格產品。為增加效益，開發完善各項技術功能，減少廢品，提高產量、成材率以及減少故障停機時間，故必須對活套控制系統進行改造。

1 技術方案的確定與研究

1.1 總體技術思路

活套電機型號為ZZJH-806，電機功率22.4kW，轉速650/1950rpm，額定電壓220V，額定電流118A。電機要求長時間儲運堵轉狀態，電機旋轉只有一周半，根據工藝要求部分薄規格產品軋制電機堵轉電流要維持在120A，在開發新品種軋制薄規格時要求增大堵轉電流到200A，而原控制系統為Mentor IIM105R，系統額定電流為105A，再軋制極限規格時裝置只能超負荷運行，因此原控制系統不能適應產品規格擴展的要求，且今后還要擴展產品規格，軋制薄規格的產品的比例不斷增大，控制系統將會迅速老化、損壞。為此要求更換活套控制系統，且考慮今后擴展的要求，選定用西門子6RA7078-6DV62直流調速裝置，其額定電流為280A，滿足擴展要求。選用西門子系列的調速裝置有兩大好處：

一是采用的是西門子S7-400型PLC、6RA70系列調速裝置與具有強大通訊功能的PLC，可以實現故障信息的再現檢測，并可以把活套電機的電樞電壓、電樞電流等信號通過網絡實施采集到PLC中，用于檢控電機的實際運轉狀態，同時同主機電流放在一個畫面里比較，就可判斷活套起、落套是否準確，為判斷活套是否早套或者不落套提供技術依據。如下圖1所示，紅色和綠色波形為F1、F2主機電流，黃色為H1活套電流，可以明顯看出在F2主機負荷建立后瞬間H1活套起套動作，然后再F1主機電流消失后，F2主機電流消失前H1自動落套，證明整個系統監控正常，且設備運行正常。

二是西門子系列直流調速裝置動態響應迅速，且分辨率高，其分辨率為0.00～650.00s，活套起落套控制，采用根據主機咬鋼負荷信號自動進行控制的形式。實際生產過程中，軋制速度有時常變化，控制活套起落套的時間點難恰到好處，若連軋過程中套量過大，容易產生迭軋堆尾或甩尾拍擊軋輥等的情況。在實際應用以后活套起、落套時間控制明顯較前控制系統準確，動態遲滯時間在620m/s以內，較原系統有較大改善。

1.2 技術方案

1）電機主回路及控制回路原理

活套張力控制主要依靠電機電流，必須保證電機輸出電流穩定，才能保證活套張力維持在恒定的水平，活套控制系統必須使用電流環控制，所以控制需要增加一個輸入信號控制活套張力的投入，給定信號必須要有起套、落套、張力投入三個。改用西門子6RA70調速裝置后通過系統內部調整，可以通過直接把給定加在電流環直接作用于輸出，就可減少張力投入這一輸入信號，為PLC節約一個輸出點，同時簡化PLC的內部程序。

圖1 主機電流顯示

2）安全連鎖控制

由于活套控制系統安裝于主電室三樓，而電牌的停送的登記工作在主電室一樓進行。為了保證安全不允許電話預約停送電，所以停送電工作必須在一樓登記后，然后值班人員跑到三樓進行停送電作業，這樣操作非常浪費時間和增加工人作業強度，特別是在緊急搶修中，有時一共用5min就能完成的操作，光停送電就需要10min，大大降低了工作效率。為解決這一問題，設置了活套交流接觸器控制兩地操作，在主電室一樓原主機的直流操作屏上，利用備用按鈕和指示燈設置交流分、合閘按鈕，分閘按鈕與三樓的分閘按鈕串聯，合閘按鈕與三樓的合閘按鈕并聯，并利用接觸器的輔助開關在一樓和三樓分別帶分合閘指示燈。為了提高系統的安全性，保證停送電牌位置控制的優先性，在控制電源側加裝轉換開關HK放置在一樓，只要在一樓拿取電牌后分斷轉換開關HK，三樓就不能進行送電操作，確保的停送電的安全高效。（原理如圖2所示）

2 技術創新點

采用西門子系列直流調速裝置，動態響應迅速、且分辨率高，克服了原直流調速裝置使用至今已十余年、備件老化嚴重、動態響應能力不足的缺點，優化了系統的控制結構，節約了備件費用，拓展了系統擴展空間；S7-400型PLC，6RA70系列調速裝置與PLC的通訊功能強大，可以實現故障信息的再現檢測。設置了活套交流接觸器控制兩地操作，在主電室一樓直流操作屏上，設置交流分、合閘按鈕，分閘按鈕與三樓的分閘按鈕串聯，合閘按鈕與三樓的合閘按鈕并聯，并利用接觸器的輔助開關在一樓和三樓分別帶分合閘指示燈。這樣分、合閘在一樓和三樓都可操作，且有明確指示。

為提高系統的安全性，保證停送電牌位置控制的優先性，在控制電源側加裝轉換開關HK放置在一樓，這樣只要在一樓拿取電牌后分斷轉換開關HK，三樓就不能進行送電操作，確保停送電的安全高效。

3 結論

圖2兩地操作原理圖

620 mm帶鋼活套張力動態響應調節與優化項目在增加投資很小的前提下，采用兩地操作控制確保的停送電的安全高效，實現了提高安全系數和增加工作效率的雙贏。

通過系統改造，提高了活套控制系統的動態響應速度，優化了系統的控制結構，節約了備件費用，拓展了系統擴展空間。通過對系統的實際測試顯示，系統運行穩定可靠，操作簡單方便，控制精度高，主副傳動響應速度快，故障率低，維護方便快捷，改善了活套控制功能，對提高帶鋼材產量質量起到了積極作用及取得了可觀的經濟效益。

[1]6RA70系列全數字直流調速裝置使用說明書[S].

[2]崔維群,孫啟法.S7-300/400可編程控制器原理與應用[M].北京:北京航空航天大學出版社,2008.