《全数字直流调速装置在棒线材连轧生产线上的应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全数字直流调速装置在棒线材连轧生产线上的应用.doc（6页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、全数字直流调速装置在棒线材连轧生产线上的应用周世成摘要：介绍SIMOREG K 6RA24全数字直流调速装置在棒线材连轧生产线上的应用，说明其配置、功能及特点。结果表明：采用此种全数字直流调速装置能有效提高直流调速传动控制系统的设计及调试效率、运行可靠性及维护水平。关键词：全数字直流调速装置主传动辅助传动参数组态Application of fully digital DC converter for the wire rodand bar continuous rolling mill production lineZhou Shicheng(Engineering Design Insti
2、tute of Dalian Iron and Steel Group Co LtdDalian116031)AbstractTo introduce the application of SIMOREG K 6RA24 fully digital DC converter for the wire rod and bar continuous rolling mill production line, describe its configuration, functions and characteristics. The result shows that it is able to e
3、ffectively raise efficiency of design and commissioning, operating reliability and maintenance level for variable speed drive control system due to the fully digital DC converter.Key wordsfully digital DC converter; main drive; auxiliary drive; parameter configuration大钢集团30万t高精度合金钢棒线材连轧生产线是具有90年代国际先
4、进技术装备水平的国家“八五”重点技改建设项目。主轧线由6架粗轧机组、6架中轧机1组、6架中轧机2组及2架棒材精轧机组等主要工艺设备组成，在棒材精轧机组后分设两条生产流线，其中线材流线由10机架线材无扭精轧机组、吐丝机、斯太尔摩冷却线、钩式运输线及盘卷打包机等主要工艺设备组成；棒材流线由分段剪、热床、冷床、冷剪、运输辊道及棒材打捆机等主要工艺设备组成。该生产线生产碳结、合结、碳工、合工、高工、不锈、弹簧、轴承等钢种，其中线材成品规格5.520mm,轧制速度1095ms，盘卷重1500kg；棒材成品规格1340mm，轧制速度2.816ms，棒材捆重10002000kg。整条生产线主要电气设备及电气
5、自动控制系统从德国西门子公司引进。在棒线材连轧生产线上，20架粗轧机组、中轧机1组、中轧机2组及棒材精轧机组的主传动及许多重要工艺设备的辅助传动均采用SIMOREG K 6RA24全数字直流调速装置，测速反馈采用脉冲发生器，构成全数字直流调速传动控制系统。目前，该生产线已顺利通过冷、热负荷试车，并已进入试生产阶段。1SIMOREG K 6RA24的配置及功能SIMOREG K 6RA24是一种紧凑式全数字直流调速装置，具有较高的技术水平，主要应用于中、小功率的直流调速传动领域。其额定电压400750V，额定电流151200A，通过并联SITOR晶闸管功率单元可以将额定电流扩展至3600A。小容
6、量的SIMOREG K 6RA24还可以附带最大励磁电流为30A的励磁控制装置，构成集电枢控制与励磁控制于一体的完整的直流调速传动控制系统。SIMOREG K 6RA24基于高性能的16位微处理器，采用参数组态方式用软件实现直流调速传动控制系统的各种控制功能，它以硬件作为控制的基础，以控制软件作为控制的核心。1.1硬件配置SIMOREG K 6RA24的硬件采用模块组合、紧凑布置的结构，由各种标准插件板及模块组成，各组件易于拆卸，方便维护及检修，主要分为功率单元及控制单元。(1)功率单元对于附带励磁控制装置的SIMOREG K 6RA24，其功率单元由电枢主电路及励磁主电路组成；对于不带励磁控
7、制装置的SIMOREG K 6RA24，其功率单元只由电枢主电路组成。其中电枢主电路采用三相全控桥接线，一、四象限运行可选，对于四象限运行的电枢主电路，采用逻辑无环流双桥反并联接线；励磁主电路采用单相半控桥接线。额定电流15600A的功率器件采用晶闸管模块，额定电流6401200A的功率器件采用平板式SITOR晶闸管组件。(2)控制单元由主控制板、高级工艺控制板选件及各种接口板选件组成，具有RS232RS485标准自动化接口、模拟输入输出接口、数字输入输出接口。主控制板上主要装有高性能的16位微处理器模块、EPROM模块、各种接口模块及简易操作面板，而在装置或控制柜的门上可以安装操作面板选件。
8、在棒线材连轧生产线的直流调速传动控制系统中，直流主传动SIMOREG K 6RA24的应用配置如图1所示，直流辅助传动SIMOREG K 6RA24的应用配置如图2所示。图1直流主传动SIMOREG K 6RA24应用配置图1电枢控制SIMOREG K 6RA24；2励磁控制SIMOREG K 6RA24；3电枢控制SIMOREG K 6RA24与励磁控制SIMOREG K 6RA24之间的点-点通信；4模拟数字输入(来自控制柜等)；5模拟数字输出(去控制柜等)；6标准自动化接口(来自去PC机等)；CS51通信接口板选件；PT10高级工艺控制板选件；1QF7QF开关图2直流辅助传动SIMORE
9、G K 6RA24应用配置图1直流辅助传动SIMOREG K 6RA24；26RA24的功率单元；3模拟数字输入(来自控制柜等)；4模拟数字输出(去控制柜等)；5标准自动化接口(来自去PC机等)；1QF4QF开关在图1中，每套直流主传动系统由两个SIMOREG K 6RA24组成，其中电动机的电枢控制采用不带励磁控制装置的SIMOREG K 6RA24(电枢主电路为双桥反并联)与SITOR晶闸管功率单元(单桥)并联，构成不对称接线，既经济，又可以满足连轧生产工艺的要求；电动机的励磁控制采用不带励磁控制装置的SIMOREG K 6RA24(电枢主电路为单桥)与专用励磁控制选件相配合，作为电动机的
10、励磁电源。在图2中，每套直流辅助传动系统由一个SIMOREG K 6RA24组成，即电动机的电枢控制及励磁控制均采用同一个附带励磁控制装置的SIMOREG K 6RA24(电枢主电路为双桥反并联，励磁主电路为单桥)，构成集成的直流调速传动控制系统。所有直流主传动电动机的电枢控制SIMOREG K 6RA24及直流辅助传动电动机的SIMOREG K 6RA24均附带PT10高级工艺控制板选件及CS51通信接口板选件。1.2软件组态及功能SIMOREG K 6RA24的控制软件采用功能模块组合方式，与控制单元的硬件相配合，可以实现各种开闭环控制、监视及辅助功能，各功能模块的有机组合，即构成了直流调
11、速传动控制系统的控制模式，而各功能模块的性能及采用与否要由输入的控制参数来决定，即所谓的参数组态。对于附带励磁控制装置的SIMOREG K 6RA24，其控制软件主要由电枢闭环控制及励磁闭环控制两组功能模块组成；对于不带励磁控制装置的SIMOREG K 6RA24，其控制软件只由电枢闭环控制一组功能模块组成。SIMOREG K 6RA24的基本控制模式为速度及电流闭环的双环控制系统，根据需要可以附加高级工艺控制功能模块作为直流调速传动控制系统的外环。电枢闭环控制主要包括给定值、工艺调节器、斜坡函数发生器、速度实际值、速度调节器、转矩限幅、电流限幅、电流实际值、电流调节器、电流预控制器、逻辑无环
12、流自动反向控制、触发单元等功能模块。其中各调节器均为PI调节器，用于实现各种闭环控制功能。在电枢闭环控制中，用工艺调节器作为直流调速传动控制系统的外环，与PT10高级工艺控制板选件相配合，实现张力、比率、位置、功率或压力等工艺过程的闭环控制；用速度调节器实现速度的闭环控制，通过将转矩给定值加到速度调节器的输出上，可以实现速度环的前馈控制，以改善速度环的动态响应；用电流调节器实现电流的闭环控制，通过将电流预控制器与电流调节器并联，可以实现电流环的前馈控制，以改善电流环的动态响应，确保触发单元无论在电流连续断续，甚至在转矩反向时都能迅速、准确地发出触发脉冲。在SIMOREG K 6RA24用于四象
13、限运行时，逻辑无环流自动反向控制同电流调节器一起共同完成电动机转矩反向时的逻辑无环流控制。触发单元产生功率单元晶闸管的触发脉冲，触发同步电压取自功率单元。励磁闭环控制主要包括反电势给定值、反电势实际值、反电势调节器、反电势预控制器、励磁电流限幅、励磁电流实际值、励磁电流调节器、励磁电流预控制器、触发单元等功能模块。其中反电势调节器为PI调节器，用于实现反电势环的自动控制，通过将反电势预控制器与反电势调节器并联，可以实现反电势环的前馈控制，以改善反电势环的动态响应。其它励磁电流调节器、励磁电流预控制器、触发单元等功能模块的功能与电枢闭环控制中相应的功能模块类似。我们可以根据生产工艺的要求输入相应
14、的控制参数来确定直流调速传动控制系统的控制模式，是否采用某个功能模块以及某个功能模块的性能，从而用参数组态的方法构成所希望的直流调速传动控制系统。2SIMOREG K 6RA24的特点SIMOREG K 6RA24模块化的软硬件结构，参数化的功能组态以及实用的运行方式，使其具有以下特点：(1)输入输出接口的功能可选通过参数组态可以选择模拟及数字输入输出接口的功能，以满足实际需要。(2)多种速度给定值及速度实际值选择通过参数组态可以选择模拟数字输入接口、内置电子电位器、串行通信接口、高级工艺控制板选件等作为速度给定值源。通过参数组态可以选择测速发电机、脉冲发生器、反电势作为速度实际值的3种基本方
15、式，以适应不同控制精度要求；此外，可以利用模拟输入接口或标准自动化接口作为速度实际值源，用于实现高级工艺过程控制。(3)灵活的操作方式既可应用主控制板上的简易操作面板(或装置及控制柜门)上的操作面板选件实现就地操作，又可应用上级自动化控制系统(或PC机)实现远程操作。而便捷的紧急停车功能，可以实现紧急情况下的快速停车，无需微处理器的干预。(4)可实现各种形式的通信控制RS232串行通信接口可以完成SIMOREG K 6RA24与PC机或各SIMOREG K 6RA24之间的点-点通信；RS485串行通信接口可以完成SIMOREG K 6RA24与上级自动化控制系统之间的连网通信。通过CS51通
16、信接口板选件，可以更方便、有效地实现上述功能。(5)可以实现控制性能的自动优化在调试过程中，SIMOREG K 6RA24可以自动进行相关调节器的优化运行、控制系统参数的匹配及偏差补偿，以确保直流调速传动控制系统具有最佳的控制性能。(6)灵活的参数组态通过输入不同的控制参数即可方便、灵活地组态直流调速传动控制系统的控制功能，构成各种型式的直流调速传动控制系统，简化了工程设计、系统调试及运行过程，提高了工作效率。这也是SIMOREG K 6RA24最主要的特点。(7)全面的状态监视、故障诊断及信号跟踪其状态监视及故障诊断系统可以全面显示运行状态、输入输出信号状态、实际检测值、各种内外部报警及故障
17、等信息。最近发生的4个故障信息被存储在跟踪存储器中，供检测分析故障用；在跟踪存储器中可以存储8个不同的实际检测值，以供随时调用。(8)功能强大的SIMOVIS服务程序应用SIMOVIS服务程序可以实现对SIMOREG K 6RA24全面、高效、灵活、友好的参数组态、运行控制、状态监视及故障诊断。SIMOREG K 6RA24还具有动态性能好，控制精度高，过载能力高，结构设计合理等特点。3SIMOREG K 6RA24的应用在棒线材连轧生产线的直流调速传动控制系统中，全部直流主传动及大部分直流辅助传动的SIMOREG K 6RA24，均通过参数组态方式构成带弱磁控制的速度及电流闭环的双环控制系统
18、，并采用PT10高级工艺控制板选件作为外环控制，实现轧机主轴定位控制、轧件同步定位控制及轧线的物料跟踪。每套直流主传动系统采用RS232串行通信接口完成其电枢控制SIMOREG K 6RA24与励磁控制SIMOREG K 6RA24之间的点-点通信；所有直流主传动电枢控制SIMORGE K 6RA24与直流辅助传动SIMOREG K 6RA24均采用CS51通信接口板选件，通过SINEC L2-DP现场总线完成与上级自动化控制系统之间的连网通信，从而实现整条生产线直流调速传动控制系统的分级控制及联动控制。此外，所有SIMOREG K 6RA24均采用RS232串行通信接口完成与PC机之间的点-
19、点通信，用SIMOVIS服务程序实现对SIMOREG K 6RA24的参数组态、启动控制、运行监视及报警故障显示。正常运行时棒线材连轧生产线直流调速传动控制系统所有的轧制给定、微张力控制、活套控制等控制功能均由上级自动化控制系统实现。通过已完成的国外设计联络、技术培训、设备安装、冷热负荷调试及正在进行的试生产，我们感受到由SIMOREG K 6RA24构成的直流调速传动控制系统具有高度的可靠性，简易的操作性，方便的维护性，充分满足生产工艺的要求，保证棒线材连轧生产线正常生产及产品的精度、质量。作者简介：周世成，男，1963年生，工程师，主要从事冶金工程电气设计及技术管理工作作者单位：周世成大连钢铁集团有限责任公司工程设计院大连116031
