轧机轴承试验台PLC与直流调速装置故障处理.pdf

曼 量 二 三 鱼 CN4111 48 ／TH 轴 承2 0 1 2 年1 1 期 Be a ting 2 01 2， No ．1 1 2 931 轧机轴承试验台 P L C与直流调速装置故障处理 马立新， 王建梅 ， 康建峰 ， 黄讯杰 太原科技大学 机械工程学院， 太原0 3 0 0 2 4 摘要 根据大型轧机轴承综合试验台控制系统的实际运行情况， 分析给出了P L C与直流调速装置的常见通信故 障和解决方法 、 以及直流调速装置 的参 数设 置和直流电动机实现正反转 的方法 。 关键词 轧机轴承； 试验台； P L C； 直流调速装置 ； 故障处理 中图分类号 T G 3 3 3 ． 1 7 ； T H1 3 3 ． 3 3 ； T H 8 7 文献标志码 B 文章编 号 1 0 0 03 7 6 2 2 0 1 2 1 1 0 0 2 9 0 3 Fa u l t s Ha n d l i n g o f PLC a n d DC Sp e e d Re g ula t o r f o r Te s t Ri g o f M i l l Be a r i n g s Ma L i x i n ， Wa n g J i a nm e i ，K a n g J i a n f e n g ， Hu a n g X u n j i e S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e ri n g ， T a i y u a n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， T My u a n 0 3 0 0 2 4 ， C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e a c t u a l s i t u a t i o n o f t h e c o n t r o l s y s t e m o f l a r g es c a l e mi l l b e a ri n g t e s t ri g， t h e c o mmo n c o rn mu ni c a t i o n f a u l t s a n d s o l u t i o n s we r e a n a l y z e d，a s we l l a s t he pa r a me t e r s e t o f t h e DC s pe e d r e g ul a t o r a n d t h e me t h o d t o r e a l i z e p o s i t i v e＆ ne g a t i v e t u rni n g o f t he DC mo t o r ． Ke y wo r d s mi l l b e a ti n g； t e s t b e d； P L C； DC s p e e d r e gul a t o r ； f a u l t h a n d l i n g 大型轧机轴承综合试验 台由机械系统、 液压 加载系统 、 稀油润滑系统 、 动静压润滑系统和电气 控制系统构成。该试验 台适合于不 同轧制工况下 轧机轴承的试验 ， 有利于开展各类 轧机轴承 的润 滑理论 、 试验和延寿技术研究 ， 促进我 国轧机及轧 机轴承的国产化进程 。 控制系统是 大型 轧机轴 承综合 试验 台的核 心 ， 是整个试验台功能完 全实现 的基 础。因此 ， 只 有控制系统正常工作 ， 才能保证设备 的安 全正常 运行 。本试验 台控 制系统 以 P L C和 Wi n C C为基 础 ， 对主机 、 液压站 、 稀油站及润滑站等各个部 分 进行状态监控 、 信号采集和数据处理 ， 同时具有控 制电路通断和保护的功 能。试验 台使用一 台 1 6 0 k W 的直流电动机作为动力 ， 使用西 门子 6 R A 7 0 8 5 收稿 日期 2 0 1 2 0 5 0 9 ； 修 回 日期 2 0 1 2 0 70 6 基金项目 国家 自然科学基金项 目 5 1 2 0 5 8 2 6 9 ； 山西省教 育厅留学归国项 目 2 0 1 2 1 0 0 3 ； 山西省大学生创新项 目 2 0 1 0 0 0 2 作者简介 马立新 1 9 8 7 一 ， 男 ， 硕 士研 究生 ， 主要研究 方 向为现代轧制设备设计理论及关键技术 ， Em a i l c e k o n g m I x 1 2 6 ． c o rn； 王建梅 1 9 7 2 一 ， 女， 教授， 主要研究方向为摩 擦学、 先进制造技术， E ma i l w j m h d b 1 6 3 ． c o m。 直流调速装置进行调速 。在 P L C与直流调速和手 控台之间建立起 D P主站和从站的关系⋯ ， 及时排 除故障 ， 确保试验台的正常运转。 1 通信故 障及 处理 P L C与直流调速装 置之间为 D P主站 与从 站 的关系 ， 主站周期性地读取从站的输入信息， 并周 期性地 向从站发送输出信息。在从站的 C B P通信 板上有 3个指示灯 ， 颜 色分别为红 、 黄、 绿 ， 指示灯 闪烁的含义见表 1 。 表 1 C B P指示灯含义 指示灯 亮 灭 通信正常时， C B P板上指示灯 同步闪烁 。若 6 R A 7 0的 C B P板上只有红色和黄色灯 同步闪烁 ， 直观判断为通信中断 ， 可能原 因为 1 电磁干扰 ； 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 0 轴承} 2 0 1 2 ． N o ． 1 1 2 总线连接器脱离或者连接极性错误 ； 3 数据主站没有提供 n o d e信号等信息 ， 没 有可用数据通过 P R O F I B U S传送 ； 4 未接通 P R O F I B U S电缆或者 电缆有问题 ， 无法通过 P R O F I B U S传送数据 ； 5 D P通信线或者 D P接头没有安装好 ； 6 通信板硬件 问题 。 1 ． 1 C B P绿灯不亮， 直流调速装置报错 A 0 8 3 在实现 P L C与直流调速装置的通信 时， 要 以 硬件组 态 为 基 础 ， 在 各 个 模 块 之 间 建 立 起 联 系 J 。在现有 P L C程序 中， 硬件组态里没有建 立直流调速 、 P L C的 P R O F I B U S总线 连接 ， 因此不 能实现 D P主站与从站的通信。图 1给出了 P R O F I B U S总线硬件组态。 图 1 P R OF I B US总 线 硬 件 组 态 当启动现有运 行程序时 ， C B P板上 的绿灯 不 闪烁 ， 启动电动机 出现直流调速装 置报错 信息为 A 0 8 3 。表示通信建立后 ， 无有 效数据来 自 D P主 站。原因可能是 6 R A 7 0本身的 C B P通信板 、 通信 连接头、 P R O F I B U S连接 电缆故 障， 或通信数据格 式有问题。通过建立硬件组态程序 ， 实现 了电动 机的正常运转。 1 ． 2 C B P绿灯不亮， S F常亮， B F闪烁 当 P L C 的 C P U上 S F常亮 ， B F闪烁 ， 直 流 调速 C B P板 的绿灯不 亮 时 ， 表示 P R O F I B U S D P 接 口发生错 误 。可 能 原 因 为 1 连接 的站 点 有故 障 ； 2 至 少 一 个 组 态 的从 站 无 法 访 问 ； 3 错误 组态 。 首先检查 总线 电缆是否 已连接到 C P U； 等到 C P U完成启动过程 ， 若 B F不停止闪烁 ， 则检查 D P 从站或评 价 D P从站 的诊 断数 据。诊断结果 为 C B P板 的绿灯不亮原因为连接 C P U上 的 D P接 口 的总线连接器内两根不同导线 的极性接错 ； S F常 亮 ， B F闪烁是 由于总线连接器 的开关位 置不对 ， 其正确开关位置见表 2 。 表 2 开关正确位置 连接器位置 开关位置 操作 台 CP U C B P板 o ff On o ff 2 直流调速装置参数设置及优化 直流调速装 置为 调节直 流 电动 机速 度 的设 备 ， 上端与交 流 电源连接 ， 下端 与直流 电动机 连 接 ， 直流调速器将交流 电转化 为两路输 出直流电 源 ， 一路输 出给直流电动机励磁 定子 ， 一路输出 给直流电动机 电枢 转子 ， 直流调速器通过控制 电枢直流电压来调节直流电动机转速。同时直流 电动机给直流调速器提供反馈 电流 ， 直 流调速器 根据反馈 电流来判断直流 电动机 的转速情况 ， 必 要时修正电枢 电压输 出， 以此来再 次调节电动机 转速。 直流 电动机 的调速方 案一般有 下列 3种 方 式 1 改 变 电枢 电压 ； 2 改变励 磁绕组 电压 ； 3 改变电枢 回路 电阻 。最 常用 的是调 压调速 ， 本试验 台的直流 电动机调速就 是采用 调压调 速 方式 。 2 ． 1 直流调速装置故障及参数设置 在一次电源跳 闸之后 ， 使用试验台原 P L C程 序时， 上位机和 P L C的通信正常， P L C与直流调速 装置 的通信正常 ， 将直流电动机的负载卸掉 ， 此时 电动机转子可以 自由转动 ； 但启动风机后 ， 按下主 电动机 启 动 按 钮 ， 直 流 调 速 的 P MU 面 板 显 示 “ ” 无有效 的转矩方 向 ， 电动机不运行。 P L C程序 中无 系统 功能 S F C 1 4 ／ 1 5 用 于 D P 从站数据的读写 ， 其功能是在传输 的数据大于 4 个字 节 时实 现 D P主 站 与 从 站 之 间 的 数 据 读 写 ] 。在导人 S F C 1 4 ／ 1 5之后 ， 电动机仍然不能 启动 ， 说明 S F C 1 4 ／ 1 5的缺失并不是导致 电动机不 能启动的原因。在按下启动电动机 的按钮后 ， P L C 中设定转速的程序段显示设定 的转速已经给人 了 直流调速装置 ， 这说明 P L C程序本身也没有问题。 因此 ， 确定为 6 R A 7 0直流调速装置故 障。将直 流 调速装置恢复出厂设 置 ， 输入直流 电动机参数并 进行 自动优化 ， 此时直流 电动机可 以启动。 直流调速装置参数设置为 P 1 0 0 4 0 1 电枢额定电流 ， A ； P 1 0 1 4 4 0 电枢额定电压 ， V； P 1 0 21 4 ． 8 励磁额定电流 ， A ； 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 马立新， 等 轧机轴承试验台 P L C与直流调速装置故障处理 3 1 P 1 0 41 0 0 0 速度 ／ 7, 1 ， r ／ mi n ； P 0 5 23 显示所有使用 的参数 ； P 0 8 33 实际速度 的 E M F反馈 ； P 9 1 83 从站地址 ； P 4 3 33 0 0 2 变频器给定值 。 在程 序 段 中， 即便 将 MD 4 0 4改 成 MD 4 0 6 ， MD 4 0 6改成 MD 4 1 0 ， 也并不影响功能 的实现 ， 因为 该地址储存 的是计算 中间值。电动机 出现的转速 不均匀是因为在液压加载设置和转速设置的程序 中， 重复使用了同一地址 MD 4 1 0， 只需选一个未使 用的地址将其替换即可。 2 ． 2 直流调速装置的优化 1 电枢 和励磁 电流调 节器 的 自动优 化运 行。P 0 5 12 5 ， 合上端子 3 7 电源的合 闸／ 分 闸 及 3 8 运行使能 ， 优化运行开始 。自动设置参数 P11 O， P1 1 1， P1 1 2， P1 5 5， P1 56， P2 5 5， P2 56， P8 2 6。 注意在执行优化运行 过程 中， 永磁 电动机和剩磁 过大的电动机必须机械锁死。 2 速度环 的 自动优化运行。P 0 5 1 2 6， 合 上端子 3 7及 3 8 ， 优化 运行开始 。 自动设 置参数 P 2 2 5， P 2 2 6和 P 2 2 8 。用 P 2 3 6选择速度 调节 回路 的动态 响应程度 ， P 2 3 6的默认值 为 7 5 ％ ， 在速度 调节 器 优 化 之 前设 定 P 2 3 6的 值 ， 并 将 影 响 到 P 2 2 5 ， P 2 2 6和 P 2 2 8值 的设定 。对 于速度 调节器 的优化 ， 在电动机轴 上必须与最后有效 的电动机 负载相连接 ， 因为所设定 的参数 同所测量 的转动 惯量有关 。 3 弱磁 的优化运行。P 0 5 12 7， 合上端子 3 7及 3 8 ， 优化 运行开始 。弱 磁 的优 化决 定着 电 动机 的磁化 曲线 ， 所 以在进 行弱磁 优化 时 ， 电动 机 不能带任 何负 载 ， 否 则 将影 响 磁化 曲线 的准 确性 。 。 3 主 电动机 的正反 转控制 电动机 正反 转是通 过改 变 电枢 电压 的极性 亦即改变电枢电流的极性 得 以实现。图 2为电 动机正反转的 P L C程序 。MD 4 1 0输出值为正整型 值 ， 当 Q O ． 2 电动机正转输 出继 电器 接通 时 ， 在 这个整型值上乘 以 1 这一步可 以省 略 ， 输 出为 正值 ， 控制电动机的正转 ； Q o ． 1 电动机反转输 出 继电器 接通时 ， 在这个整型值上乘 以 一1 ， 输 出为 负值 ， 控制电动机的反转。 实际转速 的反馈 信号为 电流信号 ， 该 电流信 号经过 A ／ D转换 为介于 0～1 6 3 8 4之 间 的整 数 值 ， 该整数值与电动机的实际转速成正比。 图 2直流电动机 正反 转程 序 4 结束 语 控制系统是大型轧机轴承综合试验台正常运 转的核心 ， 及 时地解 除设 备故障并 进行记 录才能 在实践中不 断积 累经验并保证设 备的稳定运转 ， 从而实现试验 台的动态维 护和升级改造 ， 为我 国 轧机轴承新技术 、 新产 品的开发提供一定 的试验 保障和技术支持 ， 有利 于深入开展大型轧机轴承 理论及试验研究。 参考文献 [ 1 ] 凡明 ， 王建 梅 ， 黄 庆学． 轧机 油膜轴 承实 验 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