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变频器在脱脂机中的配置及PROFIBUS-DP网络的控制
xiao_xiao1 发表于 2009/6/16 14:45:54 738 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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在我国冷轧钢板产量日益增加的今天，用户不仅对冷轧钢产品的机械特性的要求不断提高，对产品的表面光洁度也提出了新的要求。从轧机出来的带钢表面有一定量的乳化液，在罩式退火炉中由于氧化作用而使带钢表面形成斑迹，产生一定量的废钢，影响了产品的质量和产量。宝钢为了适应市场的需求，新增一条脱脂机组用于清除乳化液斑迹和铁屑残余物，通过提高带钢表面清洁度而提高冷轧产品的质量。脱脂机组的特点是出口穿带情况下将出口张力辊采用速度控制，提供工艺段的大张力，穿带完成后切换到张力控制。
脱脂机组的工艺流程如图1所示。
图1 脱脂机组的工艺流程图
脱脂机组的传动设备全部采用交流电机，电机的供电系统为dc-ac变频器，采用西门子新型6se70系列传动变频设备。变频器在自动控制系统中采用profibus-dp网络进行通讯控制，通过在变频器的设置参数p918，定义变频器的profibus-dp网地址，建立tdc控制器与cbp通讯板的连接。
2 张力辊的控制方式和控制原理
在张力辊控制中，由于对张力的要求，在变频器中采用t100工艺控制板与cuvc控制板相结合，其中t100用于速度环控制的预处理。
张力辊变频器的控制板的组成如下:cuvc、cbp、lba、adb、t100。具体控制原理为通过profibus-dp网络接收控制字和数据字到t100中，经过处理后传送到cuvc板，经过实际速度值参与的运算后，将变频器的状态字和电流等实际值传送到t100，然后再次经过运算将变频器状态和实际值通过profibus-dp网反馈到tdc。
变频器在张力控制和profibus-dp网络通讯中的具体实现如下文。
2.1 profibus-dp到t100通讯
t100接收tdc发来的控制字、速度设定值及转矩设定值。在张力辊的控制中，需要在t100中设定与变频器相对应的张力辊辊径和齿轮箱速比，用于电机转速与线速度之间的计算。t100与profibus-dp网络的输入端定义如下:
控制字1 ctlw1:k062;
控制字2 ctlw2:k065;
速度设定值vl:h535=k063;
加速度dvdt:h538=k066;
转矩设定值tq_set: h550=k067;
delta_v使能:b129;
点动 jog_enable=b138;
点动 jog(-)=b140;
点动速度:jog_speed(-) h214=-3%，
jog_speed(+) h214=3%;
速比:h692; 辊径:h693。
其中以上的bool量均通过控制字由tdc提供。
在变频器中，变频器的释放和斜坡函数发生器的释放及其它的控制命令均通过tdc发送控制字ctlw1和ctlw2实现。在t100工艺板中，主导速度通过profibus-dp网络接口的k063数据字提供，为了实现张力控制，必须在速度环中设置delta_v。根据工艺控制的需要，机组在穿带时，采用速度控制，这时delta_v禁止，张力设定值不投入。当穿带结束后带钢在卷取机上卷取三卷后，张力辊采用张力控制，这时将delta_v释放并将张力设定值投入。由于工艺的特点，卷取机的功率比较大，在运行过程中，张力辊的力矩方向为反向力矩，因此delta_v设置为-5%。
经过t100处理后，将设定线速度转换成电机的转速，传到cuvc参与速度环的运算:
在以上转换关系式中，i和d分别为齿轮箱速比和辊径。
2.2 t100与cuvc的数据交换
变频器的背板总线将t100数据发送到cuvc，然后通过设置cuvc的参数接收控制字、速度设定值和力矩设定值以及磨擦惯量补偿和加速度等。
速度设定p433=k3002;
力矩正限幅p493=k3007;
力矩负限幅p499=k3008;
磨擦惯量补偿和加速度p506=3006。
这样通过cuvc中的速度环与电流环可以实现对电机的变频控制。
在变频器的配置中，速度实际值通过脉冲编码器输入到cuvc控制板，在cuvc中实现速度闭环。并通过与t100的数据连接，将速度实际值传送到t100工艺板，用于磨擦惯量补偿的生成和对tdc的实际值输出。
在张力辊变频器中，t100从cuvc接收变频器的数据如下:
状态字mstsw1(p743.1=k0032);
和mstsw2(p743.4=k0033);
速度实际值m_act_f(p743.2=k0148);
电流实际值m_act_i(p743.5=k0022);
和转矩实际值m_act_tq(p743.6=k0024)。
2.3 从t100到profibus-dp网的数据通讯
经过对速度的处理，将张力辊的角速度转换为线速度，并与变频器的状态字和电流实际值一起通过profibus-dp网传到tdc。t100与dp网络的通讯用固定的变频器参数h311设置。其中:
状态字1:h311.1=k072;
张力辊线速度:h311.2=k165;
状态字2:h311.4=k073;
实际电流:h311.6=k119。
张力辊线速度与转速之间的关系如下:
在本机组中，张力辊的控制方式分为速度控制和张力控制，当采取张力控制时，将出口1＃张力辊的速度实际值作为主导值输入，通过delta_v和释放张力设定值tq_set实现。在调试过程中，通过多次空载运行试验，不断修正磨擦惯量补偿。将变频器输出的线速度与实测线速度作比较，校正张力辊辊径的误差。
3 结束语
通过变频器的参数设置与调试中的不断优化，完成了脱脂机组工艺控制的特殊要求。保证了动态张力和静态张力的稳定，实现张力辊从速度控制到张力控制的稳定过渡。