（莱钢设备检修中心 山东省莱芜市 271104）
摘要：本文通过分析宽带主轧机控制系统的现状，从而进一步分析了改造后的应用效果，期望对日后的生产产生经济效益。
关键词：宽带主轧机；控制系统；改造
1500mm宽带主轧机为R1粗轧机、F1-F6精轧轧机，传动控制部分采用由SIEMENS公司整柜引进的SIMADYN D全数字32位机矢量控制交交变频控制调速系统，功率单元和检测回路采用国产配套。
一．现状分析
在工艺设计中，一是现场实际与设计有偏差，设计与调试优化的参数与电机运行不能达到最佳匹配，在运行状态下，上辊传动电流和下辊传动电流差值大（最大可达3000A）即上下辊负荷不平衡，导致经常出现传动柜跳闸、控制系统烧快熔和击穿可控硅等设备事故，严重影响宽带正常的生产节奏；二是在换辊过程中，工作辊与机械轴套之间存在着偏差，工作辊不能推到轧机里面，每换一次工作辊，就要调整工作辊的位置，给换辊带来了一定的困难，严重影响了宽带生产节奏。
二．改造措施
（一）粗轧负荷平衡分析及研究
本改造项目主要针对R1上下辊主传动电机的上辊传动电流和下辊传动电流差值大现象，充分利用SIMADYN D全数字32位机矢量控制交交变频控制调速系统，在STRUC G 程序中建立负荷平衡控制模型，开发和完善负荷平衡控制功能。解决负荷不平衡问题。
图1为粗轧机架示意图，R1上下辊电机分别带动上下工作辊工作，R1水平轧机一般轧制三到五个道次，将板坯轧制成精轧机所需厚度的中间带坯。
其轧制时速度制度为图2所示：
图2粗轧速度制度图
通过对粗轧趋势曲线观察发现，在每一个道次的稳速轧制过程中，电流差值较大。电流差值大，则说明速度不同步，负荷不平衡。在整套系统中，对速度的控制与电流密切相关，通过上下辊电流比较可以直接反映轧机速度是否同步。
依据现有条件，在不增设硬件并充分开发西门子程序的前提下我们决定增加负荷平衡控制模型，其控制手段为：
钢开始进入负荷平衡控制，控制手段主要是保持R1上、下辊之间的电流的平衡。当上、下辊间力矩电流之差超过设定的门坎时，则触发负荷平衡工艺调节器，调节器的给定输入为零，表示要求负荷无差，调节器的反馈为实际上下辊的力矩电流的差值，调节器的输出作为下辊速度给定的微调量，为防止上、下辊间速度偏差过大，将工艺调节器的输出限制在20%以内，从而保证输出力矩的差值在允许的范围之内。由此带来的负面影响是改造后的系统为三闭环控制系统，容易引起系统不稳定，但通过反复调整计算三个PI调节器参数，问题得到了较好的解决。下辊控制装置将电流和力矩数据通过DP通讯发送到上辊控制装置，在装置中完成对上下辊的负荷平衡控制。
由于工艺上的要求，粗轧过程中，头部必须要有翘头，因此头部的速度控制是下辊速度要大于上辊速度。因此，我们再通过网络与自动化加入连锁，规定粗轧轧制头部时不投入负荷平衡，其他情况下投入负荷平衡。
（二）定位系统开发
1、SIMADYN-D接受来自基础自动化（L1级）的控制字
SIMADYN D主要是接收来自基础自动化（L1级）的控制字，在POSIT块中，要求SIMADYN D系统没有故障报警，基础自动化（L1级）必须给SIMADYN D有使能信号，且基础自动化（L1级）没有系统快停和急停信号；控制轧机定位的主电机速度必须从零开始才能定位，在定位之前，必须满足SIMADYN D系统没有故障报警且SIMADYN D有系统就绪信号，基础自动化必须给SIMADYN D有使能信号，且基础自动化（L1级）没有系统快停和急停信号。
2、基础自动化（L1级）给SIMADYN D系统发出轧机定位请求；
基础自动化（L1级）通过HMI向自动化TDC发出要求，TDC跟SIMADYN D系统建立通讯，并发出定位请求。
3、SIMADYN D系统在功能块中修改系统要求的定位角度；
在图3中，通过POSREF系统块，修改需要定位的角度就可以实现定位要求；
图3
4、SIMADYN D系统接收来自基础自动化（L1级）的定位请求，并执行定位程序。SIMADYN D系统接收来自基础自动化（L1级）的定位请求，并执行定位程序，在系统中，轧机开始定位时，轧机定位的速度是主电机速度的10%；当轧机以主电机速度的10%运行时，系统经过1000ms的滤波，系统运行1s后，轧机定位系统结束，定位完成。
三、效果评价
SIMADYN-D在宽带主轧机的系统开发与应用实现了对R1主轧机上下辊的负荷控制和轧机定系统的控制，使粗轧负荷更加平衡，并减少了换辊的时间，降低了设备故障停机时间和生产人员的劳动强度，提高了设备的运行稳定性和控制精度和宽带生产线的轧制能力，为完成宽带年计划提供了保障。
四、结论
通过对SIMADYN- D的开发，解决了在工艺设计中，一是现场实际与设计有偏差，上下辊负荷不平衡，导致经常出现传动柜跳闸、控制系统烧快熔和击穿可控硅等设备事故，大大提高了传动设备运行的可靠性；二是解决了在换辊过程中，工作辊与机械轴套之间存在着偏差，工作辊不能推到轧机里面，每换一次工作辊，就要调整工作辊的位置，给换辊带来了一定的困难。通过对SIMADYN- D的开发与应用，不仅提高了换辊的工作效率，解决了技术性难题，更重要的是为生产赢取了时间，年创经济效益为三百多万元。
参考文献：
[1]《大功率交-交变频调速及矢量控制技术》
[2]《SIMADYN- D交-交变频调整系统在万能轧机主传动中的应用》
[3]《西门子PLC300》
[4]《中宽带轧机主传动控制系统》。
论文作者:张慧
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/14
标签：轧机论文; 系统论文; 负荷论文; 电流论文; 速度论文; 差值论文; 调节器论文; 《电力设备》2017年第35期论文;