620mm带钢活套张力动态响应调节与优化

时玉玲山东莱芜钢铁股份有限公司板带厂，山东莱芜 271126

0 引言

随着市场竞争越来越激烈，各地宽带项目产能的进一步释放，窄带所面临的竞争越来越大，为了适应市场的要求，必须提高产品质量和加大产品开发力度，增大活套容量，加强对带钢板型的控制，减少堆钢、减少轧辊压力，有利于厚度控制，同时可以拓宽产品规格，轧制薄规格产品。为增加效益，开发完善各项技术功能，减少废品，提高产量、成材率以及减少故障停机时间，故必须对活套控制系统进行改造。

1 技术方案的确定与研究

1.1 总体技术思路

活套电机型号为ZZJH-806，电机功率22.4kW，转速650/1950rpm，额定电压220V，额定电流118A。电机要求长时间储运堵转状态，电机旋转只有一周半，根据工艺要求部分薄规格产品轧制电机堵转电流要维持在120A，在开发新品种轧制薄规格时要求增大堵转电流到200A，而原控制系统为Mentor IIM105R，系统额定电流为105A，再轧制极限规格时装置只能超负荷运行，因此原控制系统不能适应产品规格扩展的要求，且今后还要扩展产品规格，轧制薄规格的产品的比例不断增大，控制系统将会迅速老化、损坏。为此要求更换活套控制系统，且考虑今后扩展的要求，选定用西门子6RA7078-6DV62直流调速装置，其额定电流为280A，满足扩展要求。选用西门子系列的调速装置有两大好处：

一是采用的是西门子S7-400型PLC、6RA70系列调速装置与具有强大通讯功能的PLC，可以实现故障信息的再现检测，并可以把活套电机的电枢电压、电枢电流等信号通过网络实施采集到PLC中，用于检控电机的实际运转状态，同时同主机电流放在一个画面里比较，就可判断活套起、落套是否准确，为判断活套是否早套或者不落套提供技术依据。如下图1所示，红色和绿色波形为F1、F2主机电流，黄色为H1活套电流，可以明显看出在F2主机负荷建立后瞬间H1活套起套动作，然后再F1主机电流消失后，F2主机电流消失前H1自动落套，证明整个系统监控正常，且设备运行正常。

二是西门子系列直流调速装置动态响应迅速，且分辨率高，其分辨率为0.00～650.00s，活套起落套控制，采用根据主机咬钢负荷信号自动进行控制的形式。实际生产过程中，轧制速度有时常变化，控制活套起落套的时间点难恰到好处，若连轧过程中套量过大，容易产生迭轧堆尾或甩尾拍击轧辊等的情况。在实际应用以后活套起、落套时间控制明显较前控制系统准确，动态迟滞时间在620m/s以内，较原系统有较大改善。

1.2 技术方案

1）电机主回路及控制回路原理

活套张力控制主要依靠电机电流，必须保证电机输出电流稳定，才能保证活套张力维持在恒定的水平，活套控制系统必须使用电流环控制，所以控制需要增加一个输入信号控制活套张力的投入，给定信号必须要有起套、落套、张力投入三个。改用西门子6RA70调速装置后通过系统内部调整，可以通过直接把给定加在电流环直接作用于输出，就可减少张力投入这一输入信号，为PLC节约一个输出点，同时简化PLC的内部程序。

图1 主机电流显示

2）安全连锁控制

由于活套控制系统安装于主电室三楼，而电牌的停送的登记工作在主电室一楼进行。为了保证安全不允许电话预约停送电，所以停送电工作必须在一楼登记后，然后值班人员跑到三楼进行停送电作业，这样操作非常浪费时间和增加工人作业强度，特别是在紧急抢修中，有时一共用5min就能完成的操作，光停送电就需要10min，大大降低了工作效率。为解决这一问题，设置了活套交流接触器控制两地操作，在主电室一楼原主机的直流操作屏上，利用备用按钮和指示灯设置交流分、合闸按钮，分闸按钮与三楼的分闸按钮串联，合闸按钮与三楼的合闸按钮并联，并利用接触器的辅助开关在一楼和三楼分别带分合闸指示灯。为了提高系统的安全性，保证停送电牌位置控制的优先性，在控制电源侧加装转换开关HK放置在一楼，只要在一楼拿取电牌后分断转换开关HK，三楼就不能进行送电操作，确保的停送电的安全高效。（原理如图2所示）

2 技术创新点

采用西门子系列直流调速装置，动态响应迅速、且分辨率高，克服了原直流调速装置使用至今已十余年、备件老化严重、动态响应能力不足的缺点，优化了系统的控制结构，节约了备件费用，拓展了系统扩展空间；S7-400型PLC，6RA70系列调速装置与PLC的通讯功能强大，可以实现故障信息的再现检测。设置了活套交流接触器控制两地操作，在主电室一楼直流操作屏上，设置交流分、合闸按钮，分闸按钮与三楼的分闸按钮串联，合闸按钮与三楼的合闸按钮并联，并利用接触器的辅助开关在一楼和三楼分别带分合闸指示灯。这样分、合闸在一楼和三楼都可操作，且有明确指示。

为提高系统的安全性，保证停送电牌位置控制的优先性，在控制电源侧加装转换开关HK放置在一楼，这样只要在一楼拿取电牌后分断转换开关HK，三楼就不能进行送电操作，确保停送电的安全高效。

3 结论

图2两地操作原理图

620 mm带钢活套张力动态响应调节与优化项目在增加投资很小的前提下，采用两地操作控制确保的停送电的安全高效，实现了提高安全系数和增加工作效率的双赢。

通过系统改造，提高了活套控制系统的动态响应速度，优化了系统的控制结构，节约了备件费用，拓展了系统扩展空间。通过对系统的实际测试显示，系统运行稳定可靠，操作简单方便，控制精度高，主副传动响应速度快，故障率低，维护方便快捷，改善了活套控制功能，对提高带钢材产量质量起到了积极作用及取得了可观的经济效益。

[1]6RA70系列全数字直流调速装置使用说明书[S].

[2]崔维群,孙启法.S7-300/400可编程控制器原理与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.