SIEMENS 6RA70在熱軋立輥傳動(dòng)中的應用

1引言

日鋼1580熱軋帶鋼廠(chǎng)立輥軋機主傳動(dòng)采用上傳動(dòng)型式，位于軋機中心線(xiàn)兩側的主電機分別通過(guò)一級錐齒輪和一級圓柱齒輪減速器傳動(dòng)十字型萬(wàn)向接軸，驅動(dòng)輥子進(jìn)行軋制。左右兩側傳動(dòng)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(mén)子裝置對裝置協(xié)議來(lái)實(shí)現兩臺直流電機的主、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，取得了令人滿(mǎn)意的效果（見(jiàn)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(wàn)向接軸；6.聯(lián)軸器（ⅲ）；7.軋輥；8.接近開(kāi)關(guān)。
圖1 e1立輥軋機主傳動(dòng)筒圖

2 系統組成
根據主電機四象限工作的特點(diǎn)，電機調速系統采用整流變壓器+國產(chǎn)大容量晶閘管與西門(mén)子6ra70全數字直流調速器組合組成。一套6相反并聯(lián)晶閘管整流裝置由一臺6ra70調速器控制觸發(fā)角，稱(chēng)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，其設備構成：一臺兩裂解整流變壓器、兩組進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜、兩套6ra70與晶閘管組合（兩臺6ra70分別作主、從調速器）。
圖2為西門(mén)子6ra70控制柜部分，圖3為經(jīng)過(guò)“小觸大”技術(shù)改造后的功率柜部分（輸出額定電樞電流4000a）。


圖2 西門(mén)子6ra70控制
柜部分示意圖


圖3 經(jīng)過(guò)“小觸大”技術(shù)改造后的功率柜部分示意圖

該數字控制系統采用速度、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(guò)電勢調節器實(shí)現弱磁升速控制。
傳動(dòng)系統與自動(dòng)化系統間采用點(diǎn)對點(diǎn)信號交換，完成全線(xiàn)的速度分配功能和通過(guò)profibus-dp網(wǎng)進(jìn)行信息交換，完成如正反轉信號、使能信號、點(diǎn)動(dòng)信號及速度聯(lián)調、電流、速度實(shí)際值檢測信號、故障信號等。
兩組電控系統各配置了一臺s7-200控制器，完成其內、外部連鎖保護及相應的操作功能，包括：直流全數字傳動(dòng)系統操作聯(lián)鎖，現場(chǎng)輔助設備條件聯(lián)鎖，如潤滑、通風(fēng)水冷卻。

3 裝置主從同步控制方案
在兩個(gè)電機嚴格機械耦合的情況下，操作側電機為主控制采用速度+電流雙閉環(huán)控制，傳動(dòng)側電機為從采用轉矩控制，從動(dòng)裝置的斜坡函數發(fā)生器和速度調節器不使用，僅僅使用電流調節器。主調節器cudi板x175端子1617連接兩芯屏蔽電纜到從調節器cudi板x174端子67，實(shí)現裝置對裝置協(xié)議硬線(xiàn)連接，如圖4所示。


圖4 實(shí)現裝置對裝置協(xié)議硬線(xiàn)連接

主調速器參數設定：p755=141. 連接器k0141（轉矩限幅后的給定），p755（在模擬量輸出2的輸出值的源）。
從調速器參數設定：p601=15. 連接器k0015（模擬輸入端子67），p601（電樞電流調節器實(shí)際值的源）。

4 6ra70與tdc的通訊
siemens 6ra70通過(guò)cbp2通訊板與tdc之間進(jìn)行通訊，p918=通訊站號地址設定，tdc對應同樣的站地址 。
通訊參數的設定 ：
u711.1=0
u712= 0 定義通訊字類(lèi)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(dòng)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(dòng)到tdc的信號:（u734中設定）
u734.01= 32 狀態(tài)字1(k32)
u734.02= 167 傳動(dòng)的速度反饋(k167)
u734.03= 292 傳動(dòng)的實(shí)際電樞電壓值(k 292)
u734.04= 117 傳動(dòng)的實(shí)際電流反饋(k117)
u734.05= 142 傳動(dòng)的實(shí)際轉矩反饋(k142)

5 系統優(yōu)化步驟
主裝置優(yōu)化：把聯(lián)軸器拆開(kāi)，然后在從裝置設置p171=p172=0，然后在主裝置上執行p051=25電流調節器及其預控優(yōu)化，p051=26速度調節器優(yōu)化，p051=27弱磁調節器優(yōu)化,最后再把從裝置p171，p172參數恢復原值，主裝置優(yōu)化完畢。
從裝置優(yōu)化：把主裝置參數p171=p172=0，從裝置p601.1由koo15改為k0141，然后在從裝置上執行p051=25電流調節器及其預控優(yōu)化，p051=27弱磁調節器優(yōu)化，然后把主裝置參數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(jìn)行優(yōu)化,在主裝置上執行p051=26速度調節器優(yōu)化（注意兩立輥必須聯(lián)軸，否則會(huì )出現優(yōu)化效果不良，主從裝置電流偏差過(guò)大影響正常使用）主從裝置優(yōu)化完畢。
備注：p171（轉矩方向的1系統電流限幅），p172（轉矩方向11的系統電流限幅）。

6 結束語(yǔ)
（1）兩臺直流電機在機械嚴格耦合保證速度同步的同時(shí)，采取主從轉矩控制，可以使兩臺直流電機同時(shí)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(shí)際生產(chǎn)運行中得到了驗證。
（2）采取裝置對裝置協(xié)議實(shí)現主從兩個(gè)調節器之間的信號傳遞，無(wú)需增加額外投資，就可以達到理想的目的，經(jīng)濟實(shí)用，操作簡(jiǎn)單易掌握。