加熱爐輥道及裝出鋼機變頻調速控制系統設計與應用

張國敏

摘要：變頻調速技術經過多年的發展日趨成熟，機械設備采用變頻調速傳動，可以增加設備的使用壽命，減小機械設備的噪音，對節約能源、提高經濟效益具有重要意義。該板坯運輸系統的特點：輥道傳動屬于典型的多電機控制，由一臺變頻器帶動一組電機，電機與變頻器間加低壓保護開關；裝出鋼機的控制包括抬升和行走，需要經常起、制動，典型的單電機閉環矢量控制。

關鍵詞：多電機控制；裝出鋼機；閉環矢量控制

中圖分類號：TM924.1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）07-0014-01

1 運輸系統組成

該加熱爐板坯運輸系統包括：入爐輥道共10組，速度范圍：0±2.0 m/s。出爐輥道共9組，速度范圍：0±1.5m/s。輥道為交流電機單獨傳動、成組控制、與其它組輥道聯動，均可正、反轉、調速。

2 控制系統技術方案

2.1 系統結構

系統使用AB-Powerflex700S變頻器分別控制輥道電機19組，裝、出鋼電機24臺。使用Profibus實現變頻器與S7-400 PLC的通訊，使系統便于實現自動化。

傳動系統使用整流回饋單元+直流母線+逆變單元的形式，傳動系統結構如圖1。

2.2 變頻器與PLC的通訊

傳動柜變頻器通過Profibus實現與西門子S7-400的通訊如圖2所示。

3 系統功能實現

3.1 輥道控制

在每組輥道都安裝有檢測裝置， 根據檢測到的板坯頭和板坯尾信號，設置防止板坯碰撞條件， 因此即使下一組輥道上有其他板坯， 本組輥道仍然可以運轉， 直到板坯頭部接近下一組輥道時才會停下，此過程是一個勻減速過程，在板坯進入本組輥道并能準確停在本組輥道時， 才會逐漸減速直到在接近下組輥道時停下來， 從而使兩塊板坯之間的傳輸時間間隔最小化。如果下組輥道無板坯， 系統可根據板坯的頭部位置計算行程， 當板坯在本組輥道行走到距下組輥道一定距離時啟動下組輥道或者調整輥道的轉速，保證板坯所在的兩組輥道的速度相同，這樣就可以避免不必要的輥道空轉， 既節省了能源， 又能延長設備使用壽命。

加熱爐的爐前輥道以及爐后輥道均采用電動變頻控制，系統是按照一般情況板坯的長度小于每組輥道的長度來設置。

3.2 裝鋼機控制

每座加熱爐布置一臺加熱爐裝鋼機，長行程裝鋼機位于加熱爐入爐側正前方，用于將入爐裝料輥道上的板坯送到步進式加熱爐內。每臺加熱爐裝鋼機分成兩組，通過電磁離合器分合同步軸，可單獨或聯動動作，將板坯單排或雙排裝入加熱爐內。

3.3 出鋼機控制

出鋼機位于相應的加熱爐出料端正前方，用于將加熱爐內移送到出料端的板坯托出并平穩地放在出爐出料輥道上。每臺加熱爐出鋼機分成兩組，通過電磁離合器分合同步軸，可單獨或聯動動作，將板坯單排或雙排裝入加熱爐內。出鋼機平移部分采用變頻器控制，出鋼機托桿退出爐后，把板坯放到出爐側輥道時，要求實現輕放。

4 技術特色與創新點

在本套變頻傳動控制系統中，輥道電機每組加一編碼器參與板坯定位和速度控制，優化了控制工藝；裝出鋼控制的抬升控制采用變頻電機控制，取代液壓控制，不僅節約成本，而且降低了維護強度。

5 使用效果

該變頻控制系統自投入運行以來控制系統運行穩定、控制可靠，實現高度自動化，減少了操作工勞動強度，降低了設備故障率。圓滿達到用戶設計要求。endprint