主從控制在精軋電動壓下的應用

莫勇求

摘 要：文章對廣西柳鋼熱軋2032生產線精軋電動壓下系統進行介紹，分析了電動壓下傳動系統的主從控制原理，總結了精軋機電動壓下傳動系統故障的處理方法，對同類故障處理提供了借鑒。

關鍵詞：電動壓下；主從控制；轉矩控制；故障處理

前言

主從控制方式是應用在壓下控制系統上的主流，而廣西柳鋼熱軋廠2032線精軋電動壓下系統是一個典型的定位系統，要求壓下傳動系統具有很高的啟動性以及制動快速性，這樣才能夠滿足不斷加快的生產節奏要求。精軋電動壓下系統的傳動性能也是決定機械壓下APC精度和快速性的關鍵。為了提高傳動的性能，當電動壓下操作側和傳動側同時聯動時，采用了主從控制的方式。

1 電動壓下系統簡介

柳鋼熱軋2032精軋機電動壓下系統是精軋機組的關鍵設備之一，共有F1-F6六個軋機，一個軋機有一套電動壓下系統，分為操作側和傳動側兩側。電動壓下系統主要功能為調節輥縫、預擺輥縫及自動輥縫控制等。電動壓下使用兩個旋轉接軸，每個旋轉接軸由一臺150KW的直流電動機驅動，使用渦輪和傘齒輪機構傳動。操作側和傳動側電機通過一個電動離合器結合在一起。壓下電機的傳動裝置采用了穩定可靠的西門子6RA70系列直流調速裝置，電機的控制方式為有速度編碼器反饋的速度控制，大大的提高了調速的快速性及穩定性；通過安裝在壓下螺絲上的MTS位移傳感器實時檢測當前的實際輥縫，用當前的輥縫實現位置閉環控制；電動壓下的主控系統采用的是西門子TDC控制器，TDC控制器具有運行速度快，掃描周期短，效率高，穩定性好等優點。電動壓下的傳動控制

2 控制原理

精軋機電動壓下系統工作方式可分為聯動方式及調平方式，根據不同的控制要求進行兩種方式的切換。需要兩邊輥縫同步走位時，工作在聯動方式。如需要將兩邊輥縫進行輥縫差調整時，則工作在調平方式。

電動壓下系統在聯動工作方式時，離合器得電閉合，此時操作側和傳動側電機通過離合器共軸。以操作側傳動裝置為主，按照速度給定，速度碼盤反饋閉環控制的方式。傳動側裝置做從裝置，通過裝置對裝置通訊USS協議接收由操作側主裝置發來的轉矩給定信號，按照電流環進行單獨閉環控制。從動裝置跟隨主動裝置的轉矩變化而變化，達到負荷均勻分配控制的目的，這樣操作側和傳動側電動壓下就構成了一個主從控制系統。需要進行輥縫偏差擺輥時，電動壓下系統選擇調平工作方式，此時離合器打開，兩側的裝置均切換為主裝置控制，控制方式為帶速度反饋的閉環控制，根據操作工要求進行偏差的調整。

在主從控制時，操作側電機為速度控制，傳動側電機為轉矩控制。傳動側的轉矩給定由操作側裝置進行給定，值得注意的是從裝置的主從控制切換主要由TDC控制器進行。例如：根據軋鋼工況，當電動壓下系統需要聯動時，此時TDC控制器將聯動使能信號發送給傳動裝置，則傳動側的裝置將工作在轉矩控制方式。而在進行調平時，聯動使能信號為0，即兩側壓下系統均為速度控制。

3 主從控制系統之間的通訊

采用西門子6RA70系列調速裝置的主從控制方式分別控制操作側和傳動側壓下電機的負荷分配和同步運行，其主從工作方式的關鍵技術問題是如何把主傳動裝置的轉矩信號高速和精確的傳送到從動裝置中，由于對6RA70直流調速裝置之間所需的控制數據和傳輸速度有較高的要求，因此這里采用的是西門子的裝置對裝置的通訊協議，裝置對裝置鏈接是相同狀態裝置之間的鏈接，相同的整流器在裝置對裝置鏈接中可以功能化為主（給定源）和從（接收源）。通過裝置對裝置鏈接，信號可以從一臺整流器以完全數字的形式傳送到另外的整流器。

熱軋2032電動壓下裝置6RA70與TDC控制器的通訊采用的是PROFIBUS-DP總線方式。通過在TDC控制器上進行相應的硬件配置，并設置好子站地址，在6RA70直流調速裝置上增加一塊通訊板CBP2，并將6RA70裝置的通訊地址P918參數設置和TDC控制器上的子站組態一致，這樣TDC控制器就能輕松的實現與6RA70裝置進行PROFIBUS-DP通訊。它們之間采用的是PPO 4類型的過程數據，讀寫均為6個字。

4 主從控制系統的故障處理

西門子6RA70系列重故障代碼為Fxxx，通過故障存儲器r947和r949可以查詢到故障代碼和故障值，然后利用西門子手冊進行查詢，可以快速的知道該裝置出現了哪些問題，為維修人員提供了很大的幫助。

在柳鋼熱軋2032主從控制的實際應用中，筆者曾經遇到過以下問題，就是該裝置報F005故障，通過查看F005這個故障代碼，其故障原因是勵磁回路故障。根據這個代碼指向性，該故障可能是勵磁相電壓故障、勵磁回路的熔斷器已斷以及運行中進線斷路器斷開。在實際的處理過程中，未發現傳動裝置有任何異常。最終檢查發現是現場的直流電機勵磁燒，導致了勵磁回路有問題，引起報F005勵磁回路故障，更換一臺好的電機后恢復正常使用；還有一個故障是裝置報F042，通過查手冊可知，該代碼是指測速機故障，可能的原因有速度碼盤線路短路或開路、速度碼盤損壞。處理該故障時，可直接更換好的編碼器進行試機，大多能夠解決故障，更換碼盤后如還報則需要更換碼盤線纜。

5 結束語

熱軋精軋機電動壓下系統的主從控制實現了精確的兩側壓下速度同步。保證了兩側自動輥縫控制的快速性和準確性。從總體來說，6RA70直流調速裝置的主從控制在柳鋼熱軋2032線精軋壓下系統中取得了良好的應用效果，達到了預期的設計效果，對這種雙側壓下多傳動的設備上采用主從控制具有很強的推廣意義。

參考文獻

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