6RA80直流調速器在彩涂線改造中的應用

摘?要：本文以西門子6RA80直流調速器為例，通過對直流傳動系統的設計、功能需求的分析及調試參數的設定，介紹了6RA80直流調速在彩涂線改造中的應用，為其它機組傳動系統的設計提供參考。

關鍵詞：6RA80;直流傳動系統;改造

某廠鋁冷軋1580彩涂線建成投產至今已運行二十余年，電控系統老舊以及備件供應難等問題，急需進行綜合性升級改造，以實現降低能耗，降低電控系統故障率，消除設備運行隱患的目的。

原電控系統為RELIANCE?ELECTRIC公司的AutoMax?DCS系統，傳動系統使用該公司MAXITRON系列裝置進行控制。本次改造要將傳動系統改為西門子公司6RA80直流調速裝置，將控制系統改為西門子公司的S7-400PLC系統。

1?傳動系統的設計

機組主要控制系統由三部分組成：熱工控制系統（S7-300系統），涂層機控制系統（S7-300系統和6RA80傳動控制系統），機組主控制系統（S7-400系統和6RA80傳動控制系統）。其中機組主控部分控制包含機組的邏輯聯鎖控制、各工藝段的速度計算、出口和入口活套套量計算、各工藝段張力、固化爐內的懸垂度、機列線MCC控制等，所涉及的傳動系統電機包括兩套開卷電機、一套卷取電機、出口、入口活套電機以及五套張緊輥十個傳動電機。以上三套控制系統獨立運行，通過以太網、PROFIBUS-DP網和I/O點硬線實現聯鎖。傳動系統主要裝置選型參數如表1所示。

傳動裝置的選型原則為5套張緊輥和入口/出口活套電機，不過載運行，裝置比電機高一檔選型，開卷機和卷取機過載運行，按電機的1.5倍選傳動裝置。

針對以上傳動電機，配置一臺雙繞組整流變壓器10?kV/440?V，容量為2000?k·VA，為整個傳動系統供電。設一總進線開關，每個電機主回路配有總開關、進線電抗器、快速熔斷器、接觸器等。勵磁回路利用西門子傳動裝置自帶的勵磁，勵磁恒定投入，弱磁調速。控制回路通過一控制變壓器AC440?V/220?V，為控制回路供電，電機的風機、抱閘都由傳動裝置的I/O輸出控制與連鎖。電樞回路電流、電樞電壓、勵磁電流及傳動故障均在控制柜門和上位機上顯示，所有傳動裝置均連接在主控CPU的DP網上進行數據交換。

將編碼器信號直接接入CUD板中，進行速度閉環控制。在主回路前端為每臺電機增加了進線電抗器，以減少進線電源波動，對傳動系統造成干擾。利用裝置X177端子進行裝置對裝置的主從控制。將電機風機回路的開關、接觸器輔助觸頭接入CUD的I/O輸入端，與電機進行連鎖。急停回路通過硬線接入到X105，X106端進行安全停車控制。抱閘和故障通過CUD的I/O輸出端輸出，以減少PLC輸入輸出點。電樞電流和勵磁電流通過CUD的模擬量口輸出。控制信號通過CUD的PROFIBUS-DP網接入PLC，以減少硬線連接。該系統取消原有的制動電阻，將能耗制動改為回饋制動。

2?傳動系統的功能分析

2.1?速度控制

傳動系統速度控制分為入口段、工藝段和出口段三段，這三段速度以工藝段速度為基準，在穿帶時入口速度大于工藝段速度，入口活套充套，當充到設定位置時，入口段速度降到工藝段速度，與工藝段聯動運行。當出口段卸料時，出口段降速，出口活套充套，當卸完料后，出口段加速，出口活套放套，當放到設定位置時，出口段速度降到與工藝段速度一致，出口段、工藝段和入口段三段聯動運行。入口段以1#張緊輥為速度基準，工藝段以3#張緊輥為速度基準，出口段以5#張緊輥為速度基準，各張緊輥的1#電機和2#電機的控制方式為主從控制。

2.2?張力控制

開卷機、卷取機、2#張緊輥和4#張緊輥均為張力控制模式，開卷機控制入口段張力，卷取機控制出口段張力，2#和4#張緊輥控制工藝段張力。張力控制均為間接張力控制，通過上位機輸入帶材寬度、厚度和對應的帶材張應力，通過計算推算出作用到帶材上的張力大小。開卷機、卷取機通過電機自帶的編碼器反饋轉速和1#和5#張緊輥的編碼器反饋的線速度計算出卷徑大小（2#/4#張緊輥通過上位機輸入輥徑），根據公式M=F*R計算出電機扭矩，通過最大力矩法控制帶材張力恒定不變。

張力控制分為間接張力控制和直接張力控制兩種，本文無張力傳感器，所以采用間接張力控制。間接張力控制用間接計算的方法，需要從測得的卷直徑和帶材張力的設定值來計算力矩的設定值實現這種控制模式。

3?調試參數設定

6RA80傳動系統的參數設定和調試，通過西門子調試軟件STARTER來設定，STARTER既可以設定參數，也可以查看運行曲線。

傳動系統參數設定包含電機基本參數設定、工藝參數設定和通訊參數的設定，調試時先設定電機基本參數，如電機功率、額定電流、額定電壓、基轉速和最高轉速、速度反饋形式、勵磁參數等參數，接著用STARTER在空載情況下做電機電流環、速度環優化，然后空載情況下電機從低速到高速連續運行2?h，確保運行正常情況下，連接減速箱帶載做速度環優化。再設定工藝參數，如速度限幅、電流限幅、加減速時間、初始卷徑、主從控制等參數，最后設定與PLC系統的通訊參數，如控制字、速度給定、張力給定、狀態字、實際電流、實際速度等參數，連接通訊網絡，設定DP地址，與PLC進行聯動運行。根據不同功率的電機，設定相應的額定電壓、額定電流、額定功率、額定轉速及PI參數，其余參數設定如表2所示。

除過以上電機基本參數和通訊的控制參數外，為了提高張力控制精度，在為張力控制系統的傳動裝置中用CFC編制了張力控制程序和卷徑計算程序，通過在STARTER中添加DCC，調用CFC編制的程序，分配不同的中斷調用時間，編譯下載到CUD中，在裝置中快速執行，減少主令CPU的運算負荷，避免了網絡通訊的延遲時間，提高張力控制響應，已達到張力控制精度。

4?結論

通過將原傳動系統改造為西門子6RA80直流調速系統，在改造中將原能耗制動改為回饋制動，經過半年多的運行，傳動系統運行穩定、故障率低，省電，為其它類似系統改造提供參考。

作者簡介：馬艷陽（1979-），女，陜西渭南人，副教授，主要從事電子及其自動化專業的教學與研究。