冷軋機組電氣傳動(dòng)系統
冷軋機組設備
冷軋機組設備適用于冶金行業(yè)。一般用于軋制成品為1mm以下不同規格的薄帶鋼。對于可逆冷軋機組設備，它由主軋機、左右卷取機、壓下及輔助設備等組成。主軋機兩側各有一臺卷取機，壓下為電動(dòng)或液壓壓下，分別通過(guò)對壓下螺絲桿的位置移動(dòng)控制或通過(guò)對液壓伺服閥對輥逢開(kāi)口度控制，達到厚度控制的目的。軋制時(shí)，主軋機按設定厚度進(jìn)行軋制，兩臺卷取機交替地分別工作在卷取和開(kāi)卷狀態(tài)，在整個(gè)軋制過(guò)程中始終保持一定的工藝張力，確保所軋制的鋼卷質(zhì)量。
冷軋機組電氣傳動(dòng)自動(dòng)化系統成套電控裝置
冷軋機組電氣傳動(dòng)的恒張力控制，由電氣傳動(dòng)和自動(dòng)化控制系統成套電控裝置完成。該裝置原則上是根據用戶(hù)和工藝要求進(jìn)行設計和配置相應的硬件、軟件再組裝成成套產(chǎn)品。通常是以交鑰匙的方式提供給用戶(hù)，它包括電氣系統的原理設計、程序設計、柜體成套、現場(chǎng)調試等。該裝置包含主軋線(xiàn)控制、壓下控制、自動(dòng)化基礎工藝控制。主軋線(xiàn)控制由主軋機，左、右卷取機實(shí)現，壓下控制由電動(dòng)壓下或液壓壓下實(shí)現，自動(dòng)化控制由基礎自動(dòng)化和工藝控制自動(dòng)化系統實(shí)現。
裝置性能
驅動(dòng)器主回路輸入電壓：220V±10%-690V ±10%
推薦最大直流電機電壓：電樞電壓=1.15×電源電壓（CT驅動(dòng)器略有改變）
主軋機穩速控制精度在±0.1%以?xún)龋ü怆娋幋a器反饋）
卷繞控制的張力精度優(yōu)于5%
成品厚度＞0.3mm時(shí)：穩態(tài)厚度控制精度＜±1.0%，動(dòng)態(tài)厚度控制精度＜±2.0%
成品厚度≤0.3mm時(shí)：穩態(tài)厚度控制精度＜±1.5%，動(dòng)態(tài)厚度控制精度＜±2.0%
安裝高度：海拔高度小于或等于1000m時(shí)，按100%負載選擇驅動(dòng)器；海拔高度大于1000m時(shí)，每升高100m，驅動(dòng)器額定電流須降容使用，按100%負載時(shí)的驅動(dòng)器減少1.0%的原則選型
環(huán)境溫度：環(huán)境溫度大于40度，溫度每增高10度，驅動(dòng)器的額定電流需減少1.5%，最高達到55度
允許的溫度等級：空氣相對濕度小于85%，不允許出現凝露
裝置特點(diǎn)和功能
根據用戶(hù)和工藝要求，可配置電控柜和操作臺。如：仿威圖柜體、玻璃柜體、GGD柜體等。柜體采用淺駝灰、靜電噴塑
傳動(dòng)裝置的驅動(dòng)器可根據用戶(hù)投資能力選擇品牌，有進(jìn)口的全數字直流驅動(dòng)器和小拖大驅動(dòng)器（調節回路選用進(jìn)口驅動(dòng)器主板、功率器件選用國產(chǎn)可控硅）。進(jìn)口驅動(dòng)器成本相對較高，但性能更穩定。進(jìn)口的有ABB、西門(mén)子、Nidec CT等公司的全數字直流驅動(dòng)器；小拖大驅動(dòng)器為我公司自行研發(fā)的功率柜和ABB、CT、西門(mén)子驅動(dòng)器拆板組成電樞整流器
具有光電編碼器、測速發(fā)電機和電樞電壓反饋等功能。有足夠的過(guò)載能力，有較硬的機械特性等
通過(guò)自動(dòng)優(yōu)化功能的運行使傳動(dòng)系統在整個(gè)調速范圍內達到較高的速度控制精度
完善的多級保護。如過(guò)流、過(guò)壓、超速、欠磁、相序及丟相檢測等
PID快速平滑的起、制動(dòng)功能
以微處理器為核心
系統控制策略
直流驅動(dòng)器
直流驅動(dòng)器是傳動(dòng)裝置的核心設備，主要作用對直流電動(dòng)機的速度進(jìn)行控制。在選擇驅動(dòng)器時(shí)要注意兩個(gè)方面，一是驅動(dòng)器的品牌，它直接涉及到傳動(dòng)裝置的價(jià)格和性能；二是驅動(dòng)器容量的選擇。驅動(dòng)器品牌有進(jìn)口原裝的全數字直流驅動(dòng)器裝置和小拖大整流裝置（電樞整流回路采用國產(chǎn)可控硅，調節回路采用進(jìn)口驅動(dòng)器進(jìn)行拆板控制）。進(jìn)口原裝的全數字直流驅動(dòng)器有ABB、西門(mén)子、Nidec CT等。
驅動(dòng)器容量的確定：驅動(dòng)器輸出的額定電流和最大過(guò)載電流需大于直流電機的額定電流和允許過(guò)載電流，驅動(dòng)器的輸出直流電壓需大于電動(dòng)機的所需的電樞電壓的原則進(jìn)行選擇驅動(dòng)器。
不論是進(jìn)口還是小拖大驅動(dòng)器，它們都有相同的調節回路，即三相全控橋直接反并聯(lián)，邏輯無(wú)環(huán)流，非獨立弱磁控制模式。以微處理器為核心的四象限控制；電流自適應功能；多種反饋接口；具有較好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)和加減速的線(xiàn)性度；菜單驅動(dòng)的參數結構；通過(guò)用戶(hù)自定義的菜單，可快速訪(fǎng)問(wèn)常用的參數；多級電子保護功能等。
整流變壓器
整流變壓器的種類(lèi)有油浸式和干式變壓器之分，視容量的大小和安裝環(huán)境確定。一般大于200KVA可考慮油浸式整流變壓器，反之則為干式變壓器。油浸式整流變壓器可以安裝在戶(hù)外，具有易于散熱，價(jià)格較干式整流變壓器便宜，但體積較大，安裝時(shí)要考慮增設防火措施等；干式整流變壓器安裝在室內，體積較小，但價(jià)格較油浸式變壓器貴，適用于容量較小的設備。
一般情況軋制線(xiàn)可采用兩臺整流變壓器，主軋機使用一臺；左右卷取機共用一臺。
整流變壓器，其繞組可制成不同的組別，以減少高次諧波，有利于提高功率因數。
主軋制線(xiàn)傳動(dòng)裝置
主軋機、左右卷取機、開(kāi)卷機的直流驅動(dòng)器它們都有相同的控制原理。即：邏輯無(wú)環(huán)流控制方式。不同的是主回路、勵磁回路的功率需按電機功率的大小配置相應的驅動(dòng)器。
主回路由變壓器、進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)、接觸器、直流驅動(dòng)器以及相應的保護器件組成。
勵磁回路由供電和勵磁調節環(huán)節組成。
控制回路式傳動(dòng)系統與其他輔助設備連鎖的控制環(huán)節。
卷取機張力控制
在生產(chǎn)過(guò)程中主軋機與左右卷取機之間需維持一定的恒張力進(jìn)行軋制。根據控制特性，左右卷取機始終交替工作在“電動(dòng)”和“發(fā)電”狀態(tài)，裝置也因此交替工作在“整流”和“逆變”狀態(tài)。卷取機在軋制過(guò)程中經(jīng)常在弱磁狀態(tài)。為了充分合理地利用電機功率，一般選擇最大力矩法作為卷繞控制模式。
最大力矩法的優(yōu)點(diǎn)是：能充分合理地利用電機功率。無(wú)論卷徑大小，基速以下電動(dòng)機滿(mǎn)磁工作，基速以上電動(dòng)機弱磁工作。電動(dòng)機力矩能得到最大的發(fā)揮。
具體表現在
1、電動(dòng)機的弱磁倍數與卷徑D無(wú)關(guān)。
2、基速以下電動(dòng)機在滿(mǎn)磁下運行，起、制動(dòng)時(shí)的過(guò)渡過(guò)程加快，而且還可以輸出最大力矩，增大過(guò)載能力。
3、電動(dòng)機力矩可得到充分利用，在基速以下可輸出最大力矩，在基速以上可輸出最大有效功率。
4、電動(dòng)機在起制動(dòng)時(shí)，卷取機引起的無(wú)功沖擊負荷較小。此時(shí)電動(dòng)機處于滿(mǎn)磁狀態(tài)，減小了電流沖擊和線(xiàn)路損耗，且運行電壓高，功率因數好；高速時(shí)電動(dòng)機在全壓下運行，功率因數更高，故無(wú)功沖擊負荷較小。
5、電流閉環(huán)同電機激磁閉環(huán)各自獨立。
為了計算卷徑D，線(xiàn)速度V取自于導向輥的光碼盤(pán)的信號，n角速度（卷取機反饋信號）取自于卷取機的光碼盤(pán)信號。卷徑、張力力矩、動(dòng)態(tài)力矩的計算由功能模塊完成。
勵磁回路
勵磁模塊有固定勵磁和可控勵磁兩種工作方式，具體的工作模式由工藝要求而定。固定磁場(chǎng)工作狀態(tài)時(shí)，勵磁電流為額定值；可控勵磁工作狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)調節勵磁電流大小能控制電機的速度，即基速以下為額定勵磁且工作在恒轉矩狀態(tài)，基速以上弱磁升速且工作在恒功率狀態(tài)。
控制回路
主要完成主軋制線(xiàn)傳動(dòng)裝置各種設備正常運行時(shí)的邏輯控制、聯(lián)鎖以及保護措施控制等。主軋機、左右卷取機以及壓下的起?？刂?；單動(dòng)正反向點(diǎn)動(dòng)；聯(lián)動(dòng)正反運行、邏輯控制、聯(lián)鎖控制以及故障保護控制等。
液壓系統、潤滑系統、油霧潤滑系統、風(fēng)冷冷卻系統等輔助設備的起/停。
傳動(dòng)系統的各種故障保護功能如：斷帶保護，當張力消失時(shí)，控制系統全線(xiàn)自動(dòng)停車(chē)。速度限幅、超速保護、緊急停車(chē)、缺相、失磁、欠電壓、過(guò)電壓、測速機反饋等故障監視及邏輯控制等。
電動(dòng)壓下
當壓下裝置為直流電機驅動(dòng)時(shí)，需配置直流驅動(dòng)器。當壓下裝置為交流電機驅動(dòng)時(shí)，需配置交流驅動(dòng)器。不論是直流驅動(dòng)器或是變頻器控制，它們都是通過(guò)交直流電機對壓下絲桿的直線(xiàn)位移位置控制。
為了保證壓下控制進(jìn)度，壓下到位時(shí)要求慢速壓下控制、抬輥時(shí)要求快速提升，因此要求系統響應快、低速精度要求高、過(guò)載能力強等特性。
壓下應具有單臺/多臺電機的同步運行控制功能。
基礎自動(dòng)化級
基礎自動(dòng)化級由PLC、功能模塊、觸摸屏及保護器件等組成。主要完成傳動(dòng)控制、張力控制、AGC、速度控制和各種遠程I/O等。通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)與各驅動(dòng)器、遠程I/O等通訊，進(jìn)行交、直流電機和各種開(kāi)關(guān)量的控制。實(shí)現主扎線(xiàn)和壓下以及公用液壓站等輔助設備進(jìn)行控制。高性能閉環(huán)控制模塊，完成AGC閉環(huán)控制。
液壓壓下（液壓AGC）
液壓壓下系統由液壓缸、液壓站、AGC電控系統等組成。
控制原理：將軋制壓力和位移傳感器測出的信號進(jìn)行運算并得到相應的差值，輸入到伺服閥的放大器經(jīng)放大器的作用，再通過(guò)私服系統的壓力控制對液壓缸位置進(jìn)行控制，達到厚度自動(dòng)控制的目的。
AGC電控系統由PLC和功能控制模塊以及工控機組成。
液壓AGC系統的控制內容包含：液壓缸位置控制（輥縫位置）、軋制壓力控制、厚度預控、厚度監控、加減速補償勵、油膜厚度補償等。
工藝自動(dòng)化級
工藝自動(dòng)化系統由工控機實(shí)現模型設定、模型自適應 、歷史數據存儲及打印等。具體包含：軋制道次計算、各道次出口厚度設定、軋制力預報、前后張力設定、輥縫值設定、彎輥力設定、軋制力、輥縫自適應、磨性子學(xué)習等。
工藝控制自動(dòng)化及通過(guò)以太網(wǎng)與基礎自動(dòng)化系統進(jìn)行數據交換。
低壓供配電系統
包括受電柜、繼電柜等。主要完成軋機輔助工藝設備的配電和輔助電源的操作和聯(lián)鎖控制等；直流電機強迫冷卻風(fēng)機水冷、壓下系統、直流主傳動(dòng)操作系統等控制。
主操作臺主要實(shí)現以下功能
機組速度給定
左右卷取機的張力給定
單/聯(lián)動(dòng)選擇
軋制方向選擇
主軋制線(xiàn)傳動(dòng)裝置的主回路合、分閘控制及指示
故障報警及指示：快停、緊?？刂瓢粹o等
工控機監控顯示器顯示內容
機組線(xiàn)速度值、軋制方向、左右卷取機張力值、電樞電流、電壓值、磁場(chǎng)電流值、實(shí)際角速度反饋值、帶材入口測長(cháng)度值、帶材出口測長(cháng)度值、入口卷徑值、出口卷徑值、操作側軋制力值、傳動(dòng)側軋制力值、電機溫度值等。齒輪箱、稀油潤滑站和軋輥軸承稀油潤滑站動(dòng)態(tài)數據：如溫度、壓差、壓力、油位、電機狀態(tài)。
AGC控制模式選擇：位置控制、壓力控制、厚度預控、厚度監控、壓力AGC等。
軋制狀態(tài)顯示：軋制壓力、實(shí)際輥縫、軋制速度、出口帶材厚度、帶材長(cháng)度、左右測厚儀曲線(xiàn)等狀態(tài)。
開(kāi)卷機對中系統
由伺服液壓缸、伺服比例閥及放大器、光電傳感器、液壓站等組成。
為了使帶鋼開(kāi)卷后準確地送入加工生產(chǎn)線(xiàn)，通常要安裝對中或對邊糾偏裝置，對帶鋼位置的偏差進(jìn)行糾正。
工作原理：采用連續的閉環(huán)控制，首先通過(guò)光電傳感器測出帶鋼位置偏差，并將偏差值變成電信號后輸入到電液伺服系統中，伺服比例閥再根據信號大小驅動(dòng)液壓缸，調節在預先設定好的位置上，使傳動(dòng)裝置做相應的移動(dòng)，這樣帶鋼就可準確定位于軋制中心線(xiàn)上。
位移傳感器：該直線(xiàn)位移傳感器剛性地連接于油缸的桿端，并在空心活塞桿內走完全行程長(cháng)度，傳感器活動(dòng)端連接于油缸活塞，當活塞延行程運動(dòng)時(shí)，該傳感器通過(guò)測量能確定準確位置。
光電傳感器：紅外光源發(fā)出高頻光脈沖，通過(guò)半透鏡射出一束平行光，由紅外光敏接收管接收并經(jīng)過(guò)信號放大器轉變成電脈沖信號。當光路上有帶材遮擋時(shí)，光信號的強弱便發(fā)生變化，這個(gè)變化經(jīng)同步介調和放大后變成電壓/電流信號輸出。
位置控制
位置控制是AGC控制的基本內環(huán)，它與其他AGC模式一起使用。輥縫位置的檢測有若干種選擇，位移傳感器可安裝在軋機壓上油缸上，在軋機的操作側和傳動(dòng)側油缸分別有兩個(gè)傳感器獲取位置反饋信號，然后把這兩個(gè)信號加以平均產(chǎn)生一個(gè)代表中央位置的信號，這個(gè)平均值和一個(gè)輥縫給定信號相比較，用兩者的差值來(lái)驅動(dòng)伺服閥，調整壓上或壓下油缸使差值趨于零。
壓力控制
壓力控制是軋機控制的第二個(gè)基本內環(huán)，它也需與其他控制模式一起使用。安裝于壓上或壓下油缸上或管路上的壓力傳感器檢測油缸內的壓力，經(jīng)轉換得到軋機軋制力反饋信號，這個(gè)信號和一個(gè)壓力給定信號相比較，用兩者的差值來(lái)驅動(dòng)伺服閥，調整壓上或壓下油缸使差值趨于零。系統零點(diǎn)壓靠：軋機要進(jìn)行正常軋制，首先要找機械零點(diǎn)。軋機預壓靠過(guò)程就是完成機械零點(diǎn)定位。系統首先給定一預壓靠力，進(jìn)入壓力控制環(huán)，系統達到設定壓力時(shí)，此時(shí)的位置即零點(diǎn)位置。油缸位移傳感器值即為系統電氣零點(diǎn)。
壓力AGC控制
壓力AGC控制：這種控制被稱(chēng)為液壓軋機的可變剛性。壓力AGC控制可以有效地增加軋機剛性，使軋機的等效剛性遠大于軋機的自然剛性。在軋制過(guò)程中，控制系統分別檢測軋機的操作側和傳動(dòng)側的軋制壓力，根據軋機的剛性曲線(xiàn)，計算出軋制力所引起的機架拉伸，相對于預計機架拉伸的任何變化被送入輥縫控制環(huán)進(jìn)行動(dòng)態(tài)補償。如果上述變化被完全補償，即100%補償，則軋機將呈現一無(wú)限大剛性，軋輥輥縫將不受來(lái)料厚度和硬度的影響，可以產(chǎn)生恒定的出口厚度。但是，100%的軋機剛性補償會(huì )使支承輥偏心完全反映在帶材上，影響軋制精度。實(shí)際工作中，補償的百分比需要調整已獲得更佳的軋機性能。
厚度監控
測厚儀對出口進(jìn)行厚度測量形成的厚度閉環(huán)控制，采用出口導向輥編碼器測量出口帶材。
移動(dòng)速度進(jìn)行定長(cháng)厚度閉環(huán)控制算法。
厚度預控控制
常規的寄存器移位FIFO厚度預控，采用由軋制方向決定入口移動(dòng)位置的中斷控制方式。
控制輸出的提前量考慮了壓下系統的響應時(shí)間。
