加热炉辊道及装出钢机变频调速控制系统设计与应用

张国敏

摘要：变频调速技术经过多年的发展日趋成熟，机械设备采用变频调速传动，可以增加设备的使用寿命，减小机械设备的噪音，对节约能源、提高经济效益具有重要意义。该板坯运输系统的特点：辊道传动属于典型的多电机控制，由一台变频器带动一组电机，电机与变频器间加低压保护开关；装出钢机的控制包括抬升和行走，需要经常起、制动，典型的单电机闭环矢量控制。

关键词：多电机控制；装出钢机；闭环矢量控制

中图分类号：TM924.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）07-0014-01

1 运输系统组成

该加热炉板坯运输系统包括：入炉辊道共10组，速度范围：0±2.0 m/s。出炉辊道共9组，速度范围：0±1.5m/s。辊道为交流电机单独传动、成组控制、与其它组辊道联动，均可正、反转、调速。

2 控制系统技术方案

2.1 系统结构

系统使用AB-Powerflex700S變频器分别控制辊道电机19组，装、出钢电机24台。使用Profibus实现变频器与S7-400 PLC的通讯，使系统便于实现自动化。

传动系统使用整流回馈单元+直流母线+逆变单元的形式，传动系统结构如图1。

2.2 变频器与PLC的通讯

传动柜变频器通过Profibus实现与西门子S7-400的通讯如图2所示。

3 系统功能实现

3.1 辊道控制

在每组辊道都安装有检测装置， 根据检测到的板坯头和板坯尾信号，设置防止板坯碰撞条件， 因此即使下一组辊道上有其他板坯， 本组辊道仍然可以运转， 直到板坯头部接近下一组辊道时才会停下，此过程是一个匀减速过程，在板坯进入本组辊道并能准确停在本组辊道时， 才会逐渐减速直到在接近下组辊道时停下来， 从而使两块板坯之间的传输时间间隔最小化。如果下组辊道无板坯， 系统可根据板坯的头部位置计算行程， 当板坯在本组辊道行走到距下组辊道一定距离时启动下组辊道或者调整辊道的转速，保证板坯所在的两组辊道的速度相同，这样就可以避免不必要的辊道空转， 既节省了能源， 又能延长设备使用寿命。

加热炉的炉前辊道以及炉后辊道均采用电动变频控制，系统是按照一般情况板坯的长度小于每组辊道的长度来设置。

3.2 装钢机控制

每座加热炉布置一台加热炉装钢机，长行程装钢机位于加热炉入炉侧正前方，用于将入炉装料辊道上的板坯送到步进式加热炉内。每台加热炉装钢机分成两组，通过电磁离合器分合同步轴，可单独或联动动作，将板坯单排或双排装入加热炉内。

3.3 出钢机控制

出钢机位于相应的加热炉出料端正前方，用于将加热炉内移送到出料端的板坯托出并平稳地放在出炉出料辊道上。每台加热炉出钢机分成两组，通过电磁离合器分合同步轴，可单独或联动动作，将板坯单排或双排装入加热炉内。出钢机平移部分采用变频器控制，出钢机托杆退出炉后，把板坯放到出炉侧辊道时，要求实现轻放。

4 技术特色与创新点

在本套变频传动控制系统中，辊道电机每组加一编码器参与板坯定位和速度控制，优化了控制工艺；装出钢控制的抬升控制采用变频电机控制，取代液压控制，不仅节约成本，而且降低了维护强度。

5 使用效果

该变频控制系统自投入运行以来控制系统运行稳定、控制可靠，实现高度自动化，减少了操作工劳动强度，降低了设备故障率。圆满达到用户设计要求。endprint