希望森兰变频器在1250mm不锈钢带连退酸洗线的应用.docx

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1、希望森兰变频器在1250mm不锈钢带连退酸洗线的应用希望森兰变频器在1250mm不锈钢带连退酸洗线的应用导语：在不锈钢带连退酸洗经过中，对速度和张力的控制，决定了产品的品质；而用户对高品质、高效率的需求，使系统稳定、可靠运行成为必然要求。因此具有高性能、高可靠性的核心部件变频器，将成为高品质不锈钢产品的重要保证。森兰变频以其20余年的技术积淀，在此领域获得打破，成功应用于1250mm不锈钢消费线，创始了国产变频器在工程型复杂控制系统应用的先例，在冶金连续消费中对于国产替换进口具有示范意义。1酸洗工艺经过简介热轧不锈钢带外表覆盖着一层黑灰色氧化铁皮，厚度在7.5-15m，甚至到20m，为保证成品

2、钢带的外表质量，减少后续冷轧等深加工时磨损和能耗，要去除氧化层，而利用酸与铁的氧化物发生化学反响的根本原理，去除外表的油污、锈斑、氧化层、游离铁等污垢，并进展钝化，处理后的外表变成均匀银白色，耐腐蚀才能进步15-50倍，此经过即为不锈钢带的酸洗钝化处理。不锈钢带的连续酸洗是指在开卷、换卷或者收卷、卸卷时，带钢连续地通过盛有酸溶液的酸洗槽而不停车，具有产能高、消费本钱低的优点，也有投资高，占地面积大的缺点，可为带钢冷轧机提供优良的酸洗带卷产品。连续酸洗机组一般分为入口段、工艺段和出口段，各段可单独运行，也可协调运行；在确保机组平安、高效、稳定操纵运行的同时，可以充分知足用户对带钢连续酸洗消费较高

3、的经济、环保等指标要求。客户现场即为1250mm不锈钢带连退酸洗消费线，工艺流程如图1所示，由开卷机到入口活套为入口段，从入口活套到出口活套为工艺段，后续至收卷机为出口段。整个消费工艺流程共有50多台电机拖动，关键工位为开卷机、牵引矫平机、张力辊1#-9#张力辊均为双电机构成的S辊、入口活套、出口活套、收卷机工作在闭环矢量控制，根据工艺要求工作在速度控制或转矩控制形式，其他如上料车、下料车、夹送辊、支撑辊、风机、破鳞机、抛丸机等要求不高可选择VF控制或者开环矢量控制。图1连续酸洗工艺示意图三个段的速度分别由1#、4#、9#张力辊中的一台主机确定，另一台或者几台从机做转矩跟随，实现负荷平衡分配。

4、整个系统具有穿带功能、双开卷机切换、静态建张、三段协调控制等功能，各段通过速度或者转矩控制维持静态或者动态的平衡。工艺段的速度对不锈钢带的酸洗品质起决定作用，过快，酸洗深度不够，可能成品中仍有斑迹存在；过慢，易发生过腐蚀和氢脆现象。而出入口活套依靠活套中的储料在换卷经过中起到缓冲作用，保持工艺段速度不变或微降。2组网构成及数据交互图2控制系统组网示意图如图2所示，整个连退酸洗控制系统采用Wincc通用监控系统、PLC控制技术和Profibus-DP现场总线相结合的控制方案，由PLC实现控制和数据收集功能，由Wincc组态软件实现实时监控、显示设备运行状态、数据查询等功能，完成对设备的远程监控和

5、故障诊断，进步了消费线电气控制系统的自动化程度，实现高精度、实时性好的参数测量及控制。中控室根据经历设定酸洗工艺段运行速度，系统将自动调整入口段和出口段速度，协调运行。考虑实际应用情况，选择PLC与变频器Profibus-DP通讯的数据类型为PPO4，即除控制字、速度给定及其应答外，读写4个经过数据，其意义见表1：表1：PLC与变频器间的经过数据控制字中包含起停控制、脉冲封闭、紧急停车、故障复位、转矩/速度控制切换等功能；状态字中包含上电停当、运行停当、故障、报警、当前控制方式等反应信息。经过字中的位置1、2;于电机端的编码器正交计数，用于收、放卷的卷径计算，方便实现高精度的恒张力控制。由通讯

6、给出的速度给定和转矩给定哪个有效，取决于系统的需求，当为速度控制时，速度给定有效，而转矩给定那么可以选择作为速度调节器的输出限幅；相反，当前为转矩控制时，转矩给定有效，而速度给定可以作为速度限幅，防止消费线出现飞车。3变频器的关键功能SB70系列变频器是公司于2006年推出的通用型矢量控制产品，其控制性能、可靠性、接口灵敏性等在此次应用中得以充分展现。3.1变频器的特点SB70系列变频器采用转子磁场定向技术，实现对电机励磁电流和转矩电流的高精度解耦控制，使电机具有0.02%的稳态转速精度，5%的转矩精度，转矩响应时间在10ms左右，可与直流调速系统相媲美。变频器所内置的高速脉冲输出PFO和高速

7、脉冲输入PFI端子及功能，可以完美的适用于系统的主从负荷分配，具有数据精度高、抗干扰才能强、响应快毫秒级、无延迟等特点。全系列变频用具有丰富的选配件，如现场选用的是24V电压等级的编码器接口板，兼容多种输出类型的编码器，具有带载才能强、抗干扰才能强的优点；高可靠性的DP通讯转换模块，内置森兰控制功能，便于用户参数配置组态。3.2速度与转矩控制的选择如前所述，变频器接收来自PLC的控制指令和给定值，根据参数设定和控制指令中的转矩/速度切换确定当前控制形式，如图3所示。如抛丸机仅取速度指令；收卷机那么速度和转矩都要用，空卷定位、钢带咬合后首圈、满卷切断后等均为速度控制，正常收卷时为转矩控制，转矩给

8、定值来自钢带张力与当前卷径的乘积传动比及转矩标定此处未考虑；活套除穿带外，一直工作在转矩控制形式；作为开卷机，先正向送卷，使钢带延伸至牵引矫直机，焊接后，转为反向速度控制，并加以转矩限幅，在正常运行时，因速度给定和当前速度反向，速度调节器工作在饱和的转矩限幅状态，使开卷处的张力值保持恒定，限幅转矩的计算与收卷处原理一样；应用最多的张力辊，被选作主机的工作在速度控制形式，其他工作在转矩控制形式，只是转矩的;略有区别。图3转矩/速度切换图3.3主从控制及负荷分配对于入口段、工艺段和出口段中速度控制的3个主机全程采用速度控制，而其从机选择转矩控制。主机的PFO端子输出本机的转矩给定，从机的PFI端子

9、接收数据，作为从机的转矩给定，实现负荷分配，PFO与PFI采用双绞线连接，如图4所示。5#S辊与4#S辊实际间隔很近，仍以为是刚性连接，因此5#S辊也作为4#的从机。图4主从控制负荷分配图因PFO和PFI只能传输无符号数据，利用变频器自身特有的算术单元进展加减运算，灵敏实现了主、从机有符号数与无符号数的互相转换；应用中，综合考虑控制精度和要传递数据的最大最小值，确定是否需要增加一级算术单元对数据进展缩放；此工程中，电机的负载转矩小于80%的额定转矩，变频器用于模拟输入输出的转矩量是以2.5倍的电机额定转矩标定，因此80%的负载转矩时对应的变频器的转矩模拟量为32%。图5调试阶段现场图片4现场情

10、况4.1编码器的抗干扰处理由于连退酸洗消费线设备诸多，在现场布线时，很难将功率局部与信号局部分开，尤其是速度反应的编码器信号线经常与电机电缆一起，且间隔有的超过100m，不可防止的受到干扰。现场也出现了开卷机反应异常的现象，在静态建张时，转矩不稳定，不定时出现掉张现象，再反向绷紧重新建张；运行经过中，也有掉张出现，造成钢带抖动。造成这种现象的原因是电机电缆中的高频共模对编码器造成了干扰，会形成高频的无序脉冲，在变频器识别时会有速度跳变，致使磁场定向不准，转矩失控。现场的处理措施，重新处理电机和变频器的功率电缆屏蔽两端接地，编码器反应电缆进展可靠的单端接地，并增加加强隔离整形的接口转换板；整改后

11、，速度反应跳变和系统掉张现象消失，到达令客户满足的控制效果。4.2共直流母线设计在工程沟通的前期，有采用统一整流直流供电的方案，且变频器本身具有共直流母线接口。鉴于合作方系统集成商的考虑，仍然采用传统的沟通配电加制动单元的方案。从实际现场来看，后一种方案固然施行简便，但能耗极大，造成不必要的浪费，且输入谐波高，对电网污染大。后续的设计，可以考虑有源前端整流，实现单位功率因数，且知足能量双向流动；或采用多脉波不控整流配小功率的能量回馈或制动单元即可；这样既降低的能耗，又降低了谐波污染。5总结经过紧张而有序的调试，1250mm不锈钢带连退酸洗线工程顺利投运，各项指标到达设计要求，系统自动化程度高，整体运行平稳，得到了业主的高度赞赏。此工程为公司积累珍贵的工程型复杂应用的理论经历，创始了国产变频器在板材连续消费线应用的先例，因其特有的经济性、自主性、可扩展性，在冶金连续消费中对于国产替换进口具有借鉴示范意义。参考文献 1希望森兰科技股份有限公司.SB70系列高性能矢量控制变频器用户手册 2马小亮，魏学森.有机械联络的多电机传动系统的负荷平衡控制和扭振抑制J.电气传动，2007，373：3-6 3杜涛.宣钢二棒电气接地优化理论J.电气传动，2021，445：72-74