摘要： 　　介紹全數(shù)字直流調(diào)速器SIMOREG K 6RA28的技術特點和工作原理，以及在冷彎機組上的應用，關鍵元器件的選擇、現(xiàn)場安裝、調(diào)試、維護方法等。 關鍵詞： 冷彎機組 直流調(diào)速數(shù)字裝置 冷彎工藝 0 引言 　　冷彎型鋼生產(chǎn)線一般由開卷機、校平機、冷彎機組、定尺飛剪或停剪機組、出料架等基本設備單元組成，(如圖1所示)。卷料或帶鋼料經(jīng)開卷機放料，通過開卷機與校平機的速度匹配將卷料進行校平操作，再經(jīng)冷彎機組的冷彎加工形成需要的合格截面，然后通過定長檢測和切斷、打包或后處理完成具體產(chǎn)品的生產(chǎn)活動。本文主要討論全數(shù)字直流調(diào)速器SIMOREG K 6RA28在冷彎機組上的應用。 　　直流調(diào)速裝置由過去的M-D機組、模擬式直流調(diào)速裝置發(fā)展為全數(shù)字直流調(diào)速裝置；模擬式直流調(diào)速系統(tǒng)采用模擬元件，由于元件老化、干擾等原因，系統(tǒng)運行的可靠性難以保證，故障率相對較高，同時存在安裝、調(diào)試、維護困難等缺點。全數(shù)字直流調(diào)速裝置由于采用高精度、快速、穩(wěn)定的CPU處理器以及利用軟、硬件結合控制的方法，因而大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性、穩(wěn)定性，并且具有自診斷功能、抗干擾能力強、結構緊湊、使用維護方便、便于通訊等優(yōu)點，尤其在控制要求高、起動力矩大、現(xiàn)場環(huán)境差的情況下，全數(shù)字直流調(diào)速裝置更顯示出它的優(yōu)越性。如：20世紀80年代以前，廣州異型鋼材廠引進的當時國內(nèi)最大的PR700/8冷彎型鋼機組，1992年武鋼集團漢口軋鋼廠引進的PR1100/12.7冷彎機組，至今也是國內(nèi)最大的冷彎型鋼機組之一，其冷彎機組的驅(qū)動裝置就是全數(shù)字直流調(diào)速裝置，其成型機組的驅(qū)動電機分別為：DC2，100KW，0～1000/1500r/min和DC2，200KW，0～1058/1500r/min，我公司選用的貨架冷彎成型機組的驅(qū)動功率也達到了132KW，主要選用全數(shù)字直流調(diào)速器SIMOREG K 6RA28作為驅(qū)動電機調(diào)速裝置，考慮到在線預沖孔的速度瓶頸影響設計貨架冷彎成型機組成型速度最大可以達到20M/min。 　　由文獻1中知道：絕大多數(shù)冷彎型鋼機組成型機的傳動系統(tǒng)為直流電機，經(jīng)減速箱及分配齒輪箱帶動各成型機架的輥軸轉動，達到冷彎成型的目的。 1技術特點和工作原理 　　SIMENS公司直流調(diào)速控制器6RA28 SIMOREG K 整流器是用于直流調(diào)速的全數(shù)字控制的緊湊型整流器，自身帶有不可控的整流橋,用于勵磁回路供電, 勵磁回路采用單相半控橋B2HZ，電樞和勵磁回路的功率部分為電絕緣晶閘管模塊，所以其散熱器不帶電。強電聯(lián)接部分的屏蔽罩子和端子蓋防止在整流器附近工作時的意外觸碰所有的接線端子都可從前部接入勵磁由一個不可控單相橋整流器供電。接入三相電源為直變速傳動提供電樞和勵磁電源，額定輸出電流達30A～600A根據(jù)應用場合，整流器可作單象限運行，或作四象限運行。本生產(chǎn)線選用四象限運行的6RA23全數(shù)字的直流調(diào)速控制器.可以正方向運行,也可以反方向運行，并有高、低速轉換設置，電機電樞由一個三相全控橋供電。 　　所有的開環(huán)和閉環(huán)傳動控制功能和通信由一個功能強大的16 位微處理器實現(xiàn),所有的控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)控及附加功能都由微處理器來實現(xiàn)，再選擇給定值和反饋值為數(shù)字量或模擬量。 　　SIMENS公司直流調(diào)速控制器6RA28 SIMOREG K 整流器的內(nèi)部由控制單元、功率單元、勵磁單元、整流驅(qū)動單元構成，控制單元包括模擬/數(shù)字輸入輸出接口；測速機、脈沖編碼器、通訊接口、七段顯示器等，其中通訊接口又包括：控制盤端口、RS232端口、現(xiàn)場總線接口，現(xiàn)場總線接口用于通過外部PLC控制，而RS232端口和控制盤端口主要用于設置傳動的參數(shù)，也可以設置為外部傳動控制接口，功率接口單元提供變流器的全部控制電源，包含帶脈沖變壓器的脈沖觸發(fā)電路，及勵磁控制電路和各種保護、測量電路、勵磁單元，內(nèi)置三相勵磁單元，提供直流勵磁電壓，整流驅(qū)動單元將三相交流電轉換成直流電，以提供直流電樞電壓。本次討論的冷彎機組通過附加卡（選件）的PROFIBUS DP與西門子的S7-300PLC相聯(lián)實現(xiàn)有關機組的協(xié)調(diào)控制。 本文主要討論的全數(shù)字直流調(diào)速器SIMOREG K 6RA28在冷彎機組上的應用原理見圖2。其主要應用特點表現(xiàn)為：通過多圈電位器所形成的阻值變化及其電位電動勢差值變化，改變可控硅橋的觸發(fā)角，從而實現(xiàn)電樞電壓的調(diào)節(jié)，達到平滑調(diào)速的目的。 2 技術參數(shù)的設定及傳動特點 　　打開6RA28全數(shù)字的直流調(diào)速控制器前門,有三個鍵,選擇鍵、上箭頭鍵、下箭頭鍵.和一個3位7段顯示器. 上箭頭鍵、下箭頭鍵用于選擇參數(shù)和數(shù)據(jù).選擇鍵則用于選擇參數(shù)和故障復位. 3位7段顯示器則顯示參數(shù)號,參數(shù)值,在6RA28全數(shù)字的直流調(diào)速控制器發(fā)生故障停止運行時, 三位顯示器顯示以F開頭的故障號.故障號的內(nèi)容指示見說明書.根據(jù)故障號的內(nèi)容排除6RA28全數(shù)字的直流調(diào)速控制器發(fā)生的故障.故障排除后,按選擇鍵,顯示器顯示07, 直流調(diào)速控制器在準備好狀態(tài). 　　根據(jù)我公司某類別貨架冷彎產(chǎn)品的孔型設計規(guī)范、冷彎力的計算、機組的傳動比及效率，確定冷彎機組的主傳動功率為132KW，當按下運行命令后，主電機首先帶動冷彎軋輥以一定速度旋轉，當成型貨架冷彎組件經(jīng)傳送軌道經(jīng)過孔位檢測光電開關位置時，發(fā)送通斷電信號傳遞給孔位數(shù)計數(shù)器進行計數(shù)，當孔位數(shù)達到設定值時發(fā)出位置檢測信號，旋轉編碼器進行一定距離的位置檢測并向PLC提供一定脈沖數(shù)，PLC檢測到設定的脈沖數(shù)后，向主電機發(fā)出減速、正反轉位置調(diào)整、停止命令，同時在主電機停止后向液壓順序控制閥發(fā)出切斷控制命令驅(qū)動液壓剪進行切斷操作。對于飛剪的切斷控制精度（一般飛剪的主動力也來自冷彎機組的主電機）：英國BS標準為0～+6，國內(nèi)企業(yè)設計制造精度高的也在±1左右，適應于高速化的類似焊管的冷彎件的生產(chǎn)，其設備關鍵參數(shù)、工藝參數(shù)允許有大的波動，而近年來發(fā)展起來的由6RA28全數(shù)字的直流調(diào)速控制器實現(xiàn)的液壓停剪技術，特別適用于貨架冷彎組件的生產(chǎn)制造，其精度最高能控制在±0.1mm以內(nèi)，一般生產(chǎn)控制精度為：±0.5mm左右，其生產(chǎn)主運動允許有高低速轉換變化。但當具體產(chǎn)品對冷彎機組的位置停準精度要求提高后，這種開環(huán)式的有級調(diào)速就不能滿足產(chǎn)品的位置精度控制要求而采用變頻無級調(diào)速閉環(huán)控制技術。對如此復雜的位置控制系統(tǒng)，變頻技術必須能克服以下技術問題：（1）將復雜的電機的數(shù)學模型簡單化；（2）考慮位置旋轉編碼器反饋信號的延后和超調(diào)；（3）將冷彎軋制控制過程的動態(tài)參數(shù)描述成時變函數(shù)；實際上均采取位置比較和現(xiàn)場調(diào)試延時來簡單化處理；（4）保證位置閉環(huán)的抗波動能力高和即時調(diào)節(jié)性好（5）考慮前后工序速度匹配反饋信號的傳遞與控制上的協(xié)調(diào)；（5）、機械加工與配合精度等。 3 電氣設計、制作要點: 　　由于6RA28全數(shù)字的直流調(diào)速控制器中含有很多對靜電很敏感的元器件，（如：晶閘管），其承受過電壓和過電流的能力較差，設計選擇或操作使用不當就會造成晶閘管變流器的永久性損壞，另外，根據(jù)工藝要求（手動、自動控制）以及為了充分挖掘6RA28全數(shù)字的直流調(diào)速控制器的PLC控制、通訊等功能，為了與冷彎型鋼生產(chǎn)線的整體控制電路上形成同一控制設計，關鍵元件的選擇很重要。 　　貨架冷彎成型設備的電氣拖動主要是驅(qū)動冷彎軋輥運動，其阻力矩TL取決于冷彎軋輥與鋼卷料之間的摩擦力FL與冷彎軋輥半徑r的乘積，即TL=FL×r。在這里，冷彎軋輥的半徑r是恒定不變的，摩擦力FL的大小與相應的冷彎產(chǎn)品的孔型設計工藝水平、機組的傳動效率和相關材料與軋輥間的摩擦系數(shù)等有關，與轉速高低關系不大。這是典型的恒轉矩負載機械特性（文獻2）。這類負載轉矩和轉速的快慢無關，所以在調(diào)節(jié)轉速過程中，負載的阻轉矩保持不變。在選擇變頻調(diào)速系統(tǒng)時，除了按常規(guī)要求外，還根據(jù)機組運行的調(diào)速范圍、阻力矩TL的特點、對機械特性的要求等進行選擇：有反饋的矢量變換控制方式應用于冷彎成型機組和在線液壓停剪設備系統(tǒng)中，主要是為了實現(xiàn)位置定位和液壓停剪功能，目前可實現(xiàn)的位置控制精度可達到±0.1mm以上，精度越高其生產(chǎn)效率會明顯下降，甚至產(chǎn)生位置定位震蕩，我公司根據(jù)貨架產(chǎn)品的工藝特點，位置精度控制在±0.5mm左右較合適，當然機組的冷彎成型功及功率計算的方法和依據(jù)也較多，如文獻1中推薦的經(jīng)驗算法及由側堂理論推導的結果等，對于機組電氣拖動主功率的選擇是十分關鍵的，其關聯(lián)的因素還有機械傳動效率、傳動機構的選擇及具體產(chǎn)品的冷彎孔型設計等。 　　當使用濾波器時，為了在緩沖電路中解耦，在整流器輸入端必須使用進線電抗器。磁場回路進線電抗器用電機磁場額定電流選擇，電樞回路進線電抗器用電機額定電流選擇。 　　為了保護6RA28全數(shù)字的直流調(diào)速控制器和電機及其周邊控制設備，必須嚴格按照EMC標準安裝，如：采用內(nèi)外保護接地，外部保護接零，弱電信號線、動力線、速度反饋線屏蔽，屏蔽線與未屏蔽線分開等，同時我們在電控柜中加入了一些控制與保護設備，如：斷路器、快速熔斷器、交流接觸器、電抗器、信號隔離器等。 4 調(diào)試注意事項： 　　調(diào)試前應收集有關電機的參數(shù)，如：電樞額定電壓、電樞額定電流、勵磁電壓、勵磁電流、額定轉速等，然后按說明書先引導調(diào)試，如果自優(yōu)化不成功就手動調(diào)試、設置。 　　用電位器手動給定轉速時最大只能給定到1479轉，這是由于電位器給定電壓不正確造成的，不影響正常工作使用。且將多圈電位器的旋轉方向同直流電機的運動方向作相對應調(diào)整。 　　從生產(chǎn)實際調(diào)查可知：控制器本身雖有許多保護功能，但長期高壓會燒壞勵磁板，預防措施是在電源進線端加接壓敏電阻（三角連接），這樣在過壓時，壓敏電阻吸收能量從而保護控制器。 　　生產(chǎn)過程中存在6RA28全數(shù)字的直流<