西門子6ra70全數(shù)字直流調(diào)速器的特點及在熱軋立輥傳動中的應用

1、引言

日鋼1580熱軋帶鋼廠立輥軋機主傳動采用上傳動型式，位于軋機中心線兩側(cè)的主電機分別通過一級錐齒輪和一級圓柱齒輪減速器傳動十字型萬向接軸，驅(qū)動輥子進行軋制。左右兩側(cè)傳動在第一級的錐齒輪軸間用聯(lián)軸器連接，保證速度同步，2臺電機均帶脈沖發(fā)生器，可用于速度控制，并配以西門子裝置對裝置協(xié)議來實現(xiàn)兩臺直流電機的主、從同步運行，不但保證了速度同步控制，而且有效的保護了機械機構(gòu)，取得了令人滿意的效果（見圖1）。

注：1.主電機+編碼器（plg）；2.聯(lián)軸器（ⅱ）；3.一級錐齒輪付（i=1.955）；4.一級圓柱斜齒輪付（i=3.524）；5.十字萬向接軸；6.聯(lián)軸器（ⅲ）；7.軋輥；8.接近開關(guān)。

圖1 e1立輥軋機主傳動筒圖

2、系統(tǒng)組成

根據(jù)主電機四象限工作的特點，電機調(diào)速系統(tǒng)采用整流變壓器+國產(chǎn)大容量晶閘管與西門子6ra70全數(shù)字直流調(diào)速器組合組成。一套6相反并聯(lián)晶閘管整流裝置由一臺6ra70調(diào)速器控制觸發(fā)角，稱之為“小觸大”模式，既采用小容量6ra70（電樞電流30a，勵磁電流5a，四象限工作）一臺作基本控制單元，觸發(fā)大容量晶閘管（最大2500a）。兩立輥直流電機功率分別是1200kw，其設備構(gòu)成：一臺兩裂解整流變壓器、兩組進線開關(guān)柜、兩套6ra70與晶閘管組合（兩臺6ra70分別作主、從調(diào)速器）。

圖2為西門子6ra70控制柜部分，圖3為經(jīng)過“小觸大”技術(shù)改造后的功率柜部分（輸出額定電樞電流4000a）。

該數(shù)字控制系統(tǒng)采用速度、電流雙閉環(huán)控制，并具備速度、電流自適應功能，勵磁回路控制通過電勢調(diào)節(jié)器實現(xiàn)弱磁升速控制。

傳動系統(tǒng)與自動化系統(tǒng)間采用點對點信號交換，完成全線的速度分配功能和通過profibus-dp網(wǎng)進行信息交換，完成如正反轉(zhuǎn)信號、使能信號、點動信號及速度聯(lián)調(diào)、電流、速度實際值檢測信號、故障信號等。

兩組電控系統(tǒng)各配置了一臺s7-200控制器，完成其內(nèi)、外部連鎖保護及相應的操作功能，包括：直流全數(shù)字傳動系統(tǒng)操作聯(lián)鎖，現(xiàn)場輔助設備條件聯(lián)鎖，如潤滑、通風水冷卻。

3、裝置主從同步控制方案

在兩個電機嚴格機械耦合的情況下，操作側(cè)電機為主控制采用速度+電流雙閉環(huán)控制，傳動側(cè)電機為從采用轉(zhuǎn)矩控制，從動裝置的斜坡函數(shù)發(fā)生器和速度調(diào)節(jié)器不使用，僅僅使用電流調(diào)節(jié)器。主調(diào)節(jié)器cudi板x175端子1617連接兩芯屏蔽電纜到從調(diào)節(jié)器cudi板x174端子67，實現(xiàn)裝置對裝置協(xié)議硬線連接，如圖4所示。

主調(diào)速器參數(shù)設定：p755=141. 連接器k0141（轉(zhuǎn)矩限幅后的給定），p755（在模擬量輸出2的輸出值的源）。

從調(diào)速器參數(shù)設定：p601=15. 連接器k0015（模擬輸入端子67），p601（電樞電流調(diào)節(jié)器實際值的源）。

4、6ra70與tdc的通訊

siemens 6ra70通過cbp2通訊板與tdc之間進行通訊，p918=通訊站號地址設定，tdc對應同樣的站地址 。

通訊參數(shù)的設定 ：

u711.1=0

u712= 0 定義通訊字類型為 0pkw+6pzd

u722=0 禁止通訊故障f082

p927=7 cbp+pmu+g-sst1+op1s控制接口的使能

u710.1=0 激活cbp配置

plc到傳動的控制信號：（u733顯示）

控制字

p654= 3103 起/停

p655= 3101 off2（快停）

p658= 3102 off3（急停）

p661= 3100 脈沖使能

p665= 3107 故障復位

速度給定 ：

p433= 3002 速度給定傳動到tdc的信號：（u734中設定）

u734.01= 32 狀態(tài)字1（k32）

u734.02= 167 傳動的速度反饋（k167）

u734.03= 292 傳動的實際電樞電壓值（k 292）

u734.04= 117 傳動的實際電流反饋（k117）

u734.05= 142 傳動的實際轉(zhuǎn)矩反饋（k142）

5、系統(tǒng)優(yōu)化步驟

主裝置優(yōu)化：把聯(lián)軸器拆開，然后在從裝置設置p171=p172=0，然后在主裝置上執(zhí)行p051=25電流調(diào)節(jié)器及其預控優(yōu)化，p051=26速度調(diào)節(jié)器優(yōu)化，p051=27弱磁調(diào)節(jié)器優(yōu)化，最后再把從裝置p171，p172參數(shù)恢復原值，主裝置優(yōu)化完畢。

從裝置優(yōu)化：把主裝置參數(shù)p171=p172=0，從裝置p601.1由koo15改為k0141，然后在從裝置上執(zhí)行p051=25電流調(diào)節(jié)器及其預控優(yōu)化，p051=27弱磁調(diào)節(jié)器優(yōu)化，然后把主裝置參數(shù)p171，p172恢復原值，把從裝置p601.1由k0141改為koo15優(yōu)化完畢。

最后再把聯(lián)軸器連接上，之后再一起進行優(yōu)化，在主裝置上執(zhí)行p051=26速度調(diào)節(jié)器優(yōu)化（注意兩立輥必須聯(lián)軸，否則會出現(xiàn)優(yōu)化效果不良，主從裝置電流偏差過大影響正常使用）主從裝置優(yōu)化完畢。

備注：p171（轉(zhuǎn)矩方向的1系統(tǒng)電流限幅），p172（轉(zhuǎn)矩方向11的系統(tǒng)電流限幅）。

6、結(jié)束語

（1）兩臺直流電機在機械嚴格耦合保證速度同步的同時，采取主從轉(zhuǎn)矩控制，可以使兩臺直流電機同時出力，減少了因為兩臺電機出力不均產(chǎn)生扭矩損傷機械設備，達到了預期的效果，在實際生產(chǎn)運行中得到了驗證。

（2）采取裝置對裝置協(xié)議實現(xiàn)主從兩個調(diào)節(jié)器之間的信號傳遞，無需增加額外投資，就可以達到理想的目的，經(jīng)濟實用，操作簡單易掌握。