主从控制在精轧电动压下的应用

莫勇求

摘 要：文章对广西柳钢热轧2032生产线精轧电动压下系统进行介绍，分析了电动压下传动系统的主从控制原理，总结了精轧机电动压下传动系统故障的处理方法，对同类故障处理提供了借鉴。

关键词：电动压下；主从控制；转矩控制；故障处理

前言

主从控制方式是应用在压下控制系统上的主流，而广西柳钢热轧厂2032线精轧电动压下系统是一个典型的定位系统，要求压下传动系统具有很高的启动性以及制动快速性，这样才能够满足不断加快的生产节奏要求。精轧电动压下系统的传动性能也是决定机械压下APC精度和快速性的关键。为了提高传动的性能，当电动压下操作侧和传动侧同时联动时，采用了主从控制的方式。

1 电动压下系统简介

柳钢热轧2032精轧机电动压下系统是精轧机组的关键设备之一，共有F1-F6六个轧机，一个轧机有一套电动压下系统，分为操作侧和传动侧两侧。电动压下系统主要功能为调节辊缝、预摆辊缝及自动辊缝控制等。电动压下使用两个旋转接轴，每个旋转接轴由一台150KW的直流电动机驱动，使用涡轮和伞齿轮机构传动。操作侧和传动侧电机通过一个电动离合器结合在一起。压下电机的传动装置采用了稳定可靠的西门子6RA70系列直流调速装置，电机的控制方式为有速度编码器反馈的速度控制，大大的提高了调速的快速性及稳定性；通过安装在压下螺丝上的MTS位移传感器实时检测当前的实际辊缝，用当前的辊缝实现位置闭环控制；电动压下的主控系统采用的是西门子TDC控制器，TDC控制器具有运行速度快，扫描周期短，效率高，稳定性好等优点。电动压下的传动控制

2 控制原理

精轧机电动压下系统工作方式可分为联动方式及调平方式，根据不同的控制要求进行两种方式的切换。需要两边辊缝同步走位时，工作在联动方式。如需要将两边辊缝进行辊缝差调整时，则工作在调平方式。

电动压下系统在联动工作方式时，离合器得电闭合，此时操作侧和传动侧电机通过离合器共轴。以操作侧传动装置为主，按照速度给定，速度码盘反馈闭环控制的方式。传动侧装置做从装置，通过装置对装置通讯USS协议接收由操作侧主装置发来的转矩给定信号，按照电流环进行单独闭环控制。从动装置跟随主动装置的转矩变化而变化，达到负荷均匀分配控制的目的，这样操作侧和传动侧电动压下就构成了一个主从控制系统。需要进行辊缝偏差摆辊时，电动压下系统选择调平工作方式，此时离合器打开，两侧的装置均切换为主装置控制，控制方式为带速度反馈的闭环控制，根据操作工要求进行偏差的调整。

在主从控制时，操作侧电机为速度控制，传动侧电机为转矩控制。传动侧的转矩给定由操作侧装置进行给定，值得注意的是从装置的主从控制切换主要由TDC控制器进行。例如：根据轧钢工况，当电动压下系统需要联动时，此时TDC控制器将联动使能信号发送给传动装置，则传动侧的装置将工作在转矩控制方式。而在进行调平时，联动使能信号为0，即两侧压下系统均为速度控制。

3 主从控制系统之间的通讯

采用西门子6RA70系列调速装置的主从控制方式分別控制操作侧和传动侧压下电机的负荷分配和同步运行，其主从工作方式的关键技术问题是如何把主传动装置的转矩信号高速和精确的传送到从动装置中，由于对6RA70直流调速装置之间所需的控制数据和传输速度有较高的要求，因此这里采用的是西门子的装置对装置的通讯协议，装置对装置链接是相同状态装置之间的链接，相同的整流器在装置对装置链接中可以功能化为主（给定源）和从（接收源）。通过装置对装置链接，信号可以从一台整流器以完全数字的形式传送到另外的整流器。

热轧2032电动压下装置6RA70与TDC控制器的通讯采用的是PROFIBUS-DP总线方式。通过在TDC控制器上进行相应的硬件配置，并设置好子站地址，在6RA70直流调速装置上增加一块通讯板CBP2，并将6RA70装置的通讯地址P918参数设置和TDC控制器上的子站组态一致，这样TDC控制器就能轻松的实现与6RA70装置进行PROFIBUS-DP通讯。它们之间采用的是PPO 4类型的过程数据，读写均为6个字。

4 主从控制系统的故障处理

西门子6RA70系列重故障代码为Fxxx，通过故障存储器r947和r949可以查询到故障代码和故障值，然后利用西门子手册进行查询，可以快速的知道该装置出现了哪些问题，为维修人员提供了很大的帮助。

在柳钢热轧2032主从控制的实际应用中，笔者曾经遇到过以下问题，就是该装置报F005故障，通过查看F005这个故障代码，其故障原因是励磁回路故障。根据这个代码指向性，该故障可能是励磁相电压故障、励磁回路的熔断器已断以及运行中进线断路器断开。在实际的处理过程中，未发现传动装置有任何异常。最终检查发现是现场的直流电机励磁烧，导致了励磁回路有问题，引起报F005励磁回路故障，更换一台好的电机后恢复正常使用；还有一个故障是装置报F042，通过查手册可知，该代码是指测速机故障，可能的原因有速度码盘线路短路或开路、速度码盘损坏。处理该故障时，可直接更换好的编码器进行试机，大多能够解决故障，更换码盘后如还报则需要更换码盘线缆。

5 结束语

热轧精轧机电动压下系统的主从控制实现了精确的两侧压下速度同步。保证了两侧自动辊缝控制的快速性和准确性。从总体来说，6RA70直流调速装置的主从控制在柳钢热轧2032线精轧压下系统中取得了良好的应用效果，达到了预期的设计效果，对这种双侧压下多传动的设备上采用主从控制具有很强的推广意义。

参考文献

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[3]吴麒.自动控制原理[M].北京：清华大学出版社，1992.