电机辊缝调整与液压轴支撑实时同步的探讨.pdf

经 验 电机辊缝调整与液压轴支撑实时同步的探讨 廖 大猛 湖南衡阳钢管 集 团有限公 司， 湖南衡 阳4 2 1 0 0 1 瑚⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯程 关键 词 辊缝实时值 ；轴支撑 ；位置闭环 ；实时同步 中圈分类号 T G 3 3 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 0 1 0 0 0 9 9 - 0 3 1引言 华菱集 团湖南衡 阳钢管有 限 公 司 2 0 0 9年 投 产 的 7 2 0分 厂 周 期轧管机组 的主机 由分配箱 、上 下轴 、上下 轧辊 、上 辊平 衡缸 、 上下轴支撑等组 成 ，辊 缝变化 由 调节上辊来 完成 ．由于上辊传 动 轴较长 、较 重 ，故设 计上辊轴 支 撑 。在辊缝 调整时轴 支撑油缸 也 必须跟随 同步升降 ，为了保证 其 跟随同 步．在程序设 计上进行 了 一 些特别处理 将辊缝调 整做速 度 闭环 、将轴 支撑 做位 置 闭环 、 且将辊缝 的位 置变化 实时值作 为 轴支撑的实 时位置给定 。从而 保 证了两者的 良好 同步。 2工艺布置 图 l 上辊平 衡缸 上辊缝调枢【 帆 I 融 一 ⋯ 对 L -I-二 曲缶 分 套 i 弹性块献瓢 l ／ ／ }F ／ ／ 霞 f r 1 m ／／ i I 【 口 母 l l I l 甚 7 营 I 卜 后 i 1 ／ 俪 丑 毋 庸 l i ． _ 乡[一 鞲 一 i 1厂 I - 慰 训『l d L IIII III ru叫J U U _ { } Ik 9 厂 1 鸯 ⋯ 、I I ⋯ 川 ⋯r r．JJ广 jJJ． 。 斟 ＼ }。 ． ＼ { 冀 1 I l 8 9 c 3 E 一 周期轧管机组的主体由分配箱 、上下轴 、上下轧辊 、上 辊平衡缸 、上下轴支撑等组成 ，其工艺布置图如图 l 所示。 3数学模型 根据 图 1可以得 辊缝 移动距离 与轴 支撑的移动距 离是相似三角形的关系 ，如 图 2所 示 ，因为分配箱处万 向 节 到轴支撑 的距 离为 3 7 4 0 mm，万 向轴 的总长 为 6 3 6 5 m m， 所以轴支撑 的移动距离 3 7 4 0 6 3 6 5 辊缝 移动距 离。 4硬 件组态 硬件组态如 图 3所示 用于测量轴支撑位 置的 M T S位 收稿 日期 2 0 1 0 0 7 1 0 罔 1 T艺布置图 移传感器 与测 量上辊辊缝 的绝 对值编码器 挂在 P r o fi b u s网 络 l 上 ．辊缝调整 电机的驱动装置采用西 门子 6 S E 7 0 3 3逆 变器 、西 门子 6 S E 7 0 3 8整流单 元的公共直流母线方式 挂在 P r o fi b u s网络 2上 。 5程序设计 5 ． 1辊缝 调 整 电机 的速度 闭环 控 制 辊缝 调整电机采用 1 3 2 k W 的普通交流异步电机 ，尾部 带增量式速度编码器作 为速度反馈 。逆变 器 6 S E 7 0 3 3挂在 公共直流母线上 ，采用 矢量控制方式 ，通过矢量运算 ，它 能够确定和控制转 矩和磁通的 电流分 量 ．获得 同直流传 动 交流 、 嘴 、 、 、 } ． 卜_ - 3 7 4 0 mm I ⋯一 图 2 数学模型图 相媲美 的动态特性 。通过反复优化调试 ，使得其 动态性 能 达到 了最佳状 态 ．既保 证 了其 本身 的启 、制动 、运行 平 稳 ，也保证 了轴支撑位置给定 的曲线完美 因为辊缝 值的 实时变化 通过数 学模 型的 比例关 系作 为轴 支撑 的位置 给 定 。辊缝绝对值编码器 、逆 变器 6 S E 7 0 3 3与 P L C 4 0 0的通 讯组态及其程序参数 的设定在此不做描叙 。 5 ． 2辊 缝调整 的位 置实 时值 作为 轴支 撑位 置 闭环 的 实时给 定值 1 程序设计 辊缝初始值 、辊缝 的实 际值 、辊缝值 的校准与计算程序略 如图 4所示。 2 辊缝与轴支撑对应关系表 根据 以上程 序如表 1所 示 。 表 1 对应关系表 3 由以上程序 、表中可 以看 出无论辊缝是处 于打 开 还是关 闭过程 ．上辊 缝的实 时值乘 以 MD 2 0 ． 5 8 7 5 8 8 后 作为轴支撑 的位 置给定值 ，且辊 缝 的实 时值是连续 的 ， 故保证 了轴支撑 的位置给定值 的连续性 。 I犁帅社 B ． c 口煳 n 0 I -- ● P● ●勘 口 鬯 ■ 。 0 ， r _ ⋯-“ 1● “ ， ， ～1 I 日／5啊 l“ 一 _j 聋 I 訾 ●”-．I‘_ll， ] I I墅 f i l ⋯ 一．． ， ⋯ ⋯ 一⋯ ⋯～ ， ＼ 、 上 辊缝编 码器 l n I n l n i 潮 固 ． ． 目 国 蠢 I_圈 ． B m s t m ＼ ＼ 3 ． 7 40 0 0 0 刮_ 0 O3 6 ． 3 65 0 0 0 e - 卜 0 O3 M D6 2 ． O 0 O 0 0 0 e 0 O O MD 1 4 MD 1 0 MD 1 8 MD2 EN l l N2 EN J N l T N2 EN 1 l N2 E N l N l r N2 DI V R Dl V R S UB R M UL R 图 3 硬 件组 态 OUT F N0 oUT F Nn OUT F N0 oUT FNf MD 2 MD 2辊缝与轴支撑的移动距离关系 MD1 0 MD 6辊缝初始值 根据辊径换算 MD1 0上辊辊缝初始值 MD1 8 MDI 4上辊辊缝的实际值 MDI 8上辊辊缝实时值 MD 2 2 MD2轴支撑位置给定值 罔 4 轴支撑位置给定程序图 L j l l 5 ． 3轴 支 撑 油 缸 升 降 的位 置 闭 环控 制 轴支撑油缸采用 高精度 的比例 阀作为执行元件 ，阔本身 带开 口闭 环控制 。但是 由于蚓的动作精度受 油 、油 温等外界 因素 影响较 大 ， 故将其 在 C F C中做 位置闭环控 制 。 程序原理图如图 5所示。 由图 5可知 ，程序块 的执 行依 赖循 环 中断组 织块 O B 3 5 ，故 程 序 将根据 l O O m s的周有周期进 行采样 与计算 ，保证 了系统 T作 的稳定性 与实时性 。轴支撑 的位置给定来 自 上辊缝实时值 ，实际位置来 自MT S 位 移传 感 器 ，通 过 位 置偏 差 、死 区 、位 置 控 制 、 限 幅 、 斜 坡 发 生 器 、加 法 器 ，转 换 比例后 输 m到 P Q W5 6 0来 驱动 比例 阀 ．形成 一个 位置闭环 。由于有 了死区环节 ，防 止 了比例阀输 出产生振荡 ，通过反 复优化调整位置控制 、斜 坡发生器 的 比例放大 系数 与斜坡 时间 ，系统 1 l 作相当稳 定 、跟随性能 良好。 6实际曲线 冈 6是上辊缝打 开 、关闭时辊 缝与轴 支撑位移 的实际曲线 ，为 了 方便检 查其跟 随性能 ，在用 i b a软 件记录 曲线 时将轴 支撑的纵坐标 比 经 验 死区 图 5 轴 支撑 油缸的位置闭环控 制 例进行修 改 ，从图中可 以看 出轴 支撑位移 的设定值 与实际 值跟 随性 能好 ．轴支撑位移 的实 际值与上辊缝 实际值跟 随 性 能 也 相 当好 。 7结束语 由于在设 计与程 序编制 时采取 了三项措 施 1 首 先将辊缝调 整做 了闭环控制 ，选用 了高性 能的 6 S E 7 0矢量 逆 变器 ，保证 了辊缝调 整性 能 ； 2 将辊缝 位置 的变 化 实 时值作 为轴 支撑 的位 置给 定 ； 3 将轴 支撑 的控制 做 上接 第 9 5页 步 电动机 ，要 加装 电动 机差 动保护 ，国外 的 电动机保 护 ， 一 般采用变 压器保 护代替 ，因此 。差动保护 装置 内部有 较 完整 的电动机后 备保护 。而 国内保护厂家 为电动机差 动保 护做专用 的差 动保护 ，差动保护 装置 内部无 电动机后 备保 护 ．需 与电动机综合 保护配合 ，共同构成大 型电动机 的全 套保护 。 国内外 的差动保护 ，现在一般都 采用 比率 制动原理 的 差 动保护 。差 动门坎 整定值 ，应 躲过电动机最 大负荷情 况 下 的不平衡 电流 。一般 为 0 ． 3 ～ 0 ． 5倍额 定 电流 。差 动拐 点 整定 值 ．可取 1 ． 0 ～ 1 ． 1 倍额 定 电流 。差 动速 断整定 值应躲 过 电动机启 动电流情 况下产生 的最 大二次不平 衡电流 ，一 般取最大启动 电流 ，常为 6 ～ 8倍 额定电流 。额定电流整 定 取 电动机额定 lT作 时二次电流。一般 比率制 动系数 可取 0 ． 3 0 ．6 以上 只是对 电动机的几种常用保 护功能 的整定原则 进 行 了简单的分析 ，对于具体 的保 护装置 ，还要 根据其保 护 原理 ．对一些参数进行整定。 3结 语 电动机微机综 合保护装 置已越来越得 到普 遍应用 ，其 位 置闭环 。通过反 复优化与调整参数从 而解决 了电机 与油 缸的实时同步问题 。这些 技术的采用 与创新对于解决类 似 的同步问题有很好的推广与借鉴作 用。 网 6 实际曲线 参考 文献 [ 1 ]西 门子有 限公司 自动 化与驱 动集 团．S t e p 7 V 5 ．4手 册 [ Z]． 2 0 0 8 ． [ 2 ]西 门子 电气传动有 限公 司．西门子 6 S E 7 0矢量 变频 器使用手 册[ Z ]． 2 0 0 3 ． 作者简介 廖大猛 ，男 ，1 9 7 1年生 ，湖南 安化 人 ．大学本科 ，工 程 师。研究领域 P L C与传动控制技术 。已发表论文 1篇。 编辑 王智圣 定值整定 是否合理 ，直接影响 到装置的应用效 果和被保护 对象 的安全 运行 ，需要用户在使 用时认真仔细 考虑。以上 探讨 了微机 型电动机 的几种 常用和新 增保护 的整 定方法 ， 按 以上 整定 方法对微机电动机保 护实行整定后 ．经实际工 程证实效果 明显 ，保 护正确动作 ，没有出现过微机 电动机 保护误动或拒动的现象。 参考文献 【 1 ]能源部 西北 电力设计 院．电 力工程 电气设计 手册[ M]．北 京 水利 电力出版社 ．1 9 9 1 ． [ 2 ]李力 ，艾德 胜，孟 宪民，等．微 机型 电动机保 护装置通 用技 术条件 M]．北京中国电力出版社，2 0 0 1 ． f 3 1中华人 民共 和国能 源部．电力 装置的继 电保护 和 自动 装置设 计 规 范 G B 5 0 0 6 2 9 2 [ M]．北 京 中 国标 准 出版 社 ， 】 9 92 ． 第一 作者 简介 方杰 ，男 ，1 9 7 6年生 ，浙 江玉 环人 ，大学 本 科 ，工程师。研究领域 电力_T程。 已发表论文 2篇。 编 辑 王 智 圣 [二] Ⅱ二