摘要:本文根据热处理生产线的实际生产情况,详细介绍了西门子M440变频器在热处理炉跟踪控制系统紧急摆动控制功能的应用实现。根据工艺要求使用了变频器的BICO自由互联技术、多组参数切换和自由功能块技术等功能。充分体现了西门子传动技术的功能强大和灵活特性。
关键词:西门子;M440变频器;传感器的矢量控制-速度控制;参数组切换
中图分类号:TG155 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0028-01
一、引言
目前在中厚钢板的生产中控轧控冷(TMCP)工艺已普遍应用,并在管线钢、高强度结构钢、海洋平台用钢、造船板等的生产中发挥了积极作用,大大提高了钢板的综合性能,节约了宝贵的合金元素。但是TMCP处理的钢板性能离散度较大,组织不均匀性相对较大。热处理的优点在于性能稳定性和板形,一些钢种要求很苛刻的临界轧制,采用TMCP方法生产难度大,更抗氢致裂纹:正火或调质钢比控轧钢更抗氢致裂纹,原因是热处理的终轧温度比控轧钢高,而MnS没有被充分拉长所引起的。因此,一条现代化的中厚板热处理生产线对于提高中厚钢板厂的产品档次是不可缺少的。
二、工艺概述
热处理生产线是公司在零八年底完成调试投入生产的中厚板热处理成套设备。它主要由以下几部分组成:抛丸机,翻板机,热处理炉(常化炉,淬火炉),淬火机横移台架,矫直机,冷床打号机及各设备间的板坯输送辊道;热处理炉是热处理生产线的中间主要环节设备。钢板经抛丸机处理后进入热处理炉经行正火或回火,出炉后经淬火机淬火由炉外输出辊道进入矫直机区域,板坯经热矫直后进入冷床区冷却至要求的温度送至打号机进行标号,至此完成整个工艺流程。
三、系统控制策略
其中热处理炉的炉外辊道和炉内辊道电机全由西门子MM440变频器驱动,辊道的速度与正反转全由PLC系统决定;分Profibus通讯控制和硬线手动控制。其中硬线手动功能是在Profibus通讯功能瘫痪状态下,让炉内外辊道进行紧急来回摆动,来防止钢板变形或炉内辊因长时间煅烧一侧而致变形导致生产设备受损的一种防范补救措施性功能。
本部分控制系统全由工程师站上位机,西门子PLC,和变频器组成。其中淬火炉输入辊道共40根炉内辊101根,输出辊道23根;常化炉输入辊道共39根炉内辊158根,输出辊道17根。
控制方式:
辊道电机由西门子变频器驱动,变频器的默认控制状态是第零组参数有效,由PLC通过profibus-DP通讯控制,profibus通讯控制下分为自动控制和点动手动控制两种方式,两种方式互相可以切换分别控制,充分体现系统设计完善性和操作的的灵活性。变频器采用的是带传感器的矢量速度控制方式,即P1300=21,用变频器的第零组参数进行控制,无论是自动控制还是手动控制方式,它的启停信号和速度设定值是根据工艺要求通过操作台工控电脑画面来设置且经通讯的过程数据发给变频器,变频器的控制过程是这样的:接收到启动信号后变频器在规定的斜坡上升时间内达到设定转速速度并保持恒定;当接收到停止信号后,变频器在规定的斜坡下降时间内下降达到零速并停止输出。
当在profibus-DP通讯控制瘫痪或者失效情况时,也就是纯硬线手动控制时,PLC的开关量输出点经中间继电器控制变频器的数字量输入来进行参数组的选择和控制启停及正反转的方向,其DIN5和DIN6同时作为变频器启停和选择正反转运行方向的命令,这不仅节省了PLC的I/O点,还简化了控制程序,但在变频器中先选择参数组,再给运行命令,否则变频器不运行。其转速是由固定频率设置,工艺要求电机运行后每隔5秒钟进行一次正反转的切换。变频器采用的依旧是带传感器的矢量速度控制方式不变。
用变频器的数字量输入DIN4选择变频器使用是第零组命令参数组(CDS0)还是第一组命令参数组(CDS1)(变频器参数结构图),用P0810参数来设置选择;第一组是用变频器硬件接口控制来实现紧急摆动控制功能,信号高电平时选择第一组参数组有效。
四、变频器调试及参数设置
(一)快速调试及优化
讲到调试和优化这里要先简单说一下辨识,辨识分静态辨识和动态辨识。电机和变频器的辨识过程,就是变频器针对受控对象电机的建模过程。静态识别,就是变频器根据调试工程师键入的电机铭牌数据,进行电机内部的参数计算,为确保正确地确定等效电路参数,输入的额定数据必须与电机的接线形式相匹配。(角接或星接),针对具体的执行参数,就是P3900=3或者P340=1就是静态识别,这一步里只是进行电机参数的计算,电机不通电;动态识别,就是变频器上电,通过传感器实测的电机电量参数,分析和建立电机的动态控制参数。它所涉及的执行参数就是P1910=1/3;还有一个参数是P1960=1(转速调节器的优化)。输入电机参数做建模计算很重要,就是最简单的控制也是要做电机辨识工作的。
矢量控制的快速调试及速度环优化具体步骤参见说MM4440明书里具体章节,这里就不赘述.
(二)参数设置
电机静态动态识别完成优化后,将第零组参数拷贝到第一组参数,设P809.0=0,P809.1=1,P809.2=1复制命令参数零组(CDS0)至命令参数一组(CDS1),因采用两种不同控制,所以第零组和第一组参数根据实际控制要求进行相应更改,具体参数设置参看参数表。
五、设备运行
目前设备调试完成运行至今已经几个月,运行非常稳定。
六、结束语
SIEMENS M440是西门子传动公司的一款轻便型变频器,功能强大,应用广泛,易于安装调试,维护方便,价格适中,在公司热处理系统中充分发挥了其特点,为公司的顺利生产做出了巨大的贡献。当然它也存在一些不足,希望该产品随着推广和使用逐步完善。我们相信它的明天会更好!
参考文献:
[1]SIEMENS MM440变频器使用说明书,版本10/06
[2]吉辉,孙玉柱.SIEMENS M440变频器在邯钢CSP厂1#加热炉炉辊控制系统改造中的应用[J].变频器世界,2007,12
