CN108097725A - 一种高速线材双模块精轧机组的电气控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种高速线材双模块精轧机组的电气控制系统，由PLC、HMI和传动系统3部分组成，PLC和HMI采用ABB的AC450，AC80控制器和OperatelT人机界面软件，主传动采用ABB的中压交直交传动ACS6000。该电气控制系统完全实现了，TMB的设计功能，运行稳定，并且具有较好的节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速线材双模块精轧机组的电气控制系统，适用于机械领域。
背景技术
在普通线材轧机上，孔型序列设计要求预精轧机组和精轧机组进行多次换辊，导致轧机利用系数不能令人满意。
TMB的主要特点是4个精轧机架分成2个独立模块，每个模块由单独的电机变速齿轮箱传动，2台电机实现电气联锁，设于无扭精轧机后的水冷装置与吐丝机之间，通常将原有10架无扭精轧机改为8架。整条轧线从1号机架到8道次预精轧机组采用单一孔型序列，生产产品大纲从Φ4.6~25mm的各种产品。为了进一步提高轧机效率，TMB带有自动快速更换设备，整个更换过程仅需5min左右。TMB的应用可使线材轧制获得很高的精轧速度、设备效率，原料收得率和产品质量。
发明内容
本发明提出了一种高速线材双模块精轧机组的电气控制系统，由PLC、HMI和传动系统3部分组成，PLC和HMI采用ABB的AC450，AC80控制器和OperatelT人机界面软件，主传动采用ABB的中压交直交传动ACS6000。
本发明所采用的技术方案是：
所述电气控制系统采用6脉波有源整流(ARU)的ACS6000多传动系统方案，型号为ACM6109-A06-1a7-1a7。
所述电气控制系统中，PLC系统完成APC控制的运算，根据辊缝要求和实际值确定电机的运转，输出电机运转的速度值，电机正转，压下轧机辊缝;电机反转，放开轧机辊缝。
所述电气控制系统还配置了齿轮伺服电动机、线性位置传感器和伺服变频装置，通过辊缝的自动定位控制(APC)功能，实现TMB轧机辊缝精确调节。
本发明的有益效果是：该电气控制系统完全实现了，TMB的设计功能，运行稳定，并且具有较好的节能效果。
附图说明
图1是本发明的TMB中压传动方案组态图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，电气控制系统由PLC、HMI和传动系统3部分组成，PLC和HMI采用ABB的AC450，AC80控制器和OperatelT人机界面软件，主传动采用ABB的中压交直交传动ACS6000。AC450通过Profibus-DP总线与主控制系统S7-400PLC通信，通过MB300总线与HMI通信，通过AF100和Profibus-DP总线分别与TMB的主传动和辊缝伺服变频装置连接起来。AC80则是一个小型的PLC系统，实现主电机的风机，润滑泵的辅助控制，以及变压器和主电机的监控等功能。
ABB的ACS6000是基于IGCT功率器件和直接转矩控制(DTC)技术的新一代交直交中压变频器，它能同时适用于同步电机和异步电机，其功率范围从3~33MVA。IGCT集IGBT的高速开关特性和GTO的高阻断电压和低导通损耗特性于一体，使变频器的设计从根本上降低了复杂程度，提高了效率和可靠性。
电气控制系统采用6脉波有源整流(ARU)的ACS6000多传动系统方案，型号为ACM6109-A06-1a7-1a7。
ARU有源整流单元包括下述组件：采用IGCT技术的自换流3-电平、电压型交流变直流单元模块，IGCT控制块，du/dt滤波单元、输入电流和电压抗饱和控制设备检测板。
CBU电容组单元包含下述组件：直流电容器、充电放电回路，直流短路保护和接地开关。
INU逆变单元包含下述组件：采用IGCT技术的自换流3-电平、电压型直流变交流逆变单元模块，接地故障保护，IGCT控制块，du/dt滤波单元，输出电流和直流电压检测板。
VLU电压限幅单元用于“高性能”应用，由下列主要部分组成：IGCTs、二极管和吸收电路、空冷电阻。
COU控制单元具有监控传动控制系统和冷却系统的功能，安装在终端单元柜内前面的摇门上。
WCU水冷单元是传动系统的完整组成部分：包括水-水热交换器，内循环去离子水设备，膨胀箱和循环水泵(一台水泵备用)。
TMB控制系统采用的ABB AC450控制器，配有高性能的32b微处理器。系统软件固化在EPROM中，应用软件存储在带有后备电池的读写存储器(RWM)中。应用软件采用ABBMaster编程语言(AMPL)进行编程，这是一种用于过程控制的图形化的编程语言。该语言的特点是每一种编程模块均具有各自的输入和输出端，从简单的AND模块到复杂的PID控制模块多是以模块化的形式表现出来的。
与上游轧机一样，TMB也要满足金属秒流量相等，实现两个模块之间以及与上游机架之间的速度匹配。另外，主控制系统要读取TMB的速度值，设定预精轧机组的末机架速度和下游的夹送辊和吐丝机的速度。一般地，TMB的第2个模块TMB2的速度作为生产速度，下游的夹送辊和吐丝机的速度要略大于TMB2的速度，而预精轧机组的末机架速度要比计算的级联速度略小一些。这样，可以实现预精轧机组与TMB和吐丝机之间的小张力控制，保证轧制的稳定进行。
TMB具有堆钢监测功能。每一个模块都有一个绷紧的尼龙线驱动着一个限位开关。一旦模块内堆钢了，尼龙绳将被烧断，从而使限位开关断开，控制系统就会发出急停命令，使TMB停下来，处理事故。在TMB再次启动之前，必须重新恢复尼龙绳。
为了实现TMB的辊缝调节，除了PLC系统和滋MI系统，系统还配置了齿轮伺服电动机、线性位置传感器和伺服变频装置，通过辊缝的自动定位控制(APC)功能，实现TMB轧机辊缝精确调节。
齿轮伺服电动机用于调节轧辊的辊缝，速度编码器检测电机是否按照APC要求的速度运转。线性位置传感器用于检测辊环中心距离(辊缝二辊环中心距一辊环直径)的实际值，根据实际值与在HMI上设定的辊环中心距离(即辊缝)目标值的差异，确定对伺服电机的运转控制。变频伺服装置用于伺服电机的驱动，实现伺服电机运转速度的精密控制和轧机轧辊的精确定位。
PLC系统完成APC控制的运算，根据辊缝要求和实际值确定电机的运转，输出电机运转的速度值。电机正转，压下轧机辊缝;电机反转，放开轧机辊缝。HMI用于辊径、轧辊中心距(即辊缝值)的输入，轧辊中心距实际值显示以及启用APC调节辊缝功能按钮等。
APC根据设定值和检测值之间的差别，采用目标逼近法闭环控制模型，通过对伺服电机速度的控制，实现辊环中心距的快速、准确定位。目标逼近法闭环控制模型的控制思路为:当距离目标比较远时，可以采用较大的速度，以实现调节的快速性；当接近目标值时，采用较小的速度，以实现准确的停车和目标定位。
Claims (3)
1.一种高速线材双模块精轧机组的电气控制系统，其特征是：所述电气控制系统采用6脉波有源整流(ARU)的ACS6000多传动系统方案，型号为ACM6109-A06-1a7-1a7。
2.根据权利要求1所述的一种高速线材双模块精轧机组的电气控制系统，其特征是：所述电气控制系统中，PLC系统完成APC控制的运算，根据辊缝要求和实际值确定电机的运转，输出电机运转的速度值，电机正转，压下轧机辊缝;电机反转，放开轧机辊缝。
3.根据权利要求1所述的一种高速线材双模块精轧机组的电气控制系统，其特征是：所述电气控制系统还配置了齿轮伺服电动机、线性位置传感器和伺服变频装置，通过辊缝的自动定位控制(APC)功能，实现TMB轧机辊缝精确调节。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113617855A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-11-09 | 太原科技大学 | 一种轧机控制方法以及系统 |
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2016
- 2016-11-24 CN CN201611045293.0A patent/CN108097725A/zh active Pending
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| CN113617855B (zh) * | 2021-07-16 | 2023-02-17 | 太原科技大学 | 一种轧机控制方法以及系统 |
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