宝钢宽厚板定尺剪主传动控制系统
1引言
宝钢5m宽厚板轧机工程是宝钢股份公司“十五”规划建设的最大项目。该工程由国内技术总成，点菜引进关键技术及装备，结合国内国外各先进技术方面的优势，采用联合设计、制造或国内设计、制造方式。宽厚板总生产线分两大区域，前区轧机区域和后区精整区域。剪切线作为精整作业区主线，采用德国SMS—Demag公司开发的多轴多偏心辊切式剪切机机械系统，德国SIEMENS公司制造的Masterdrives交流全数字化控制系统。
宽厚板剪切线的主要流程分为以下四个阶段。钢板首先经过一台切头分断剪，用于剪切钢板的头尾或将钢板分段；切头剪之后布置有双边剪，用于切除钢板两侧的毛边；双边剪之后布置一台剖分剪，用来将钢板纵分为二；然后钢板由辊道运输到定尺剪，将钢板剪切成所要求的定尺长度。作为剪切线流程最后一道工序—定尺剪切，其主要设备由夹送辊、定尺剪本体和剪刃构成，在对钢板进行切割时，首先由磁力横移装置靠齐侧边，将钢板前端切齐(成直角)，借助剪机前后的测长辊或剪后机械(小车)或定尺机测长，按要求剪成定尺长度，并保证钢板头尾边缘的直角度。为了实现最优化剪切，可靠的钢板形状跟踪和精确的剪切位置控制成为必要的条件。
2西门子交流调速控制系统简介
2.1控制部分
在宝钢宽厚板剪切线定尺剪主传动装置上所选用的是西门子变频控制系统Masterdrivesvc(矢量控制)，其所处的位置为PLC基础自动化(L1)的下一级，生产电机的上一级。其主要执行上一级控制器PLC的指令，应用PLC进行逻辑控制，通过对PLC的数字量输人、输出操作来控制直流母排上的的预充电回路，以及逆变器的合闸、准备、就绪、使能、运行、和诊断故障等。
MasterdrivesVC控制系统主回路由整流单元、直流母线单元和逆变单元构成。整个系统包括外辅24VDC电源、进线端、出线端、参数设定单元、选键板接口、操作面板接口、控制总线接口、开关量输入端口及模拟量端口。整流部分使用可调压的六脉冲三相全控桥式整流电路，由AFE(主动前端)控制板进行控制；逆变部分使用电压型三相桥式逆变电路，由CUVC(控制单元矢量控制)板进行调频控制；在整流与逆变装置之间有预充电电路，母线端还连接有制动单元与制动电阻。
2.2功率部分
西门子MasterdrivesVC控制系统功率部分采用了交一直一交变频方式，该变频装置将来自交流电网的交流电源通过整流器变为直流电源，该直流电源再经过逆变器变为电压频率可调的直流电源。该系统整流、再生反馈和逆变部分的控制系统AFE和CUVC控制板又分别由基础自动化级SIMAT.ICPLC来进行控制，PLC根据生产的需要，编写好程序，设定整流和逆变控制系统的目标值，可以根据对电机的运行情况监测来调整整流和逆变部分的控制参数，最终使系统可以精确、正常地运行。
3定尺剪传动控制原理
定尺剪主要对钢板进行长度方面的剪切，由于其作为剪切主线中最后一台剪切设备，因此，对于精度控制方面要求较高。比如，要保证成品钢板头尾直角度，根据工艺方面的要求，对钢板进行优化剪切时，精确地控制钢板在剪刃下的位置，使钢板剪切利用率最高。在电气传动方面，使用了矢量控制方法，通过旋转坐标，建立适当的数学模型，解决了异步电机多变量、强耦合、非线性的难点，达到了同直流他励电机相同的控制效果，精度高，速度快。
定尺剪电气设备共有1O套变频器，功率为5～800kW之间，转速为1000～1500r／min之间。位于定尺剪入口的夹送辊装置，夹送辊包括移动和固定，位于辊道两侧。两个移动夹送辊可根据钢板宽度进行调整，其中下辊通过连接轴实现机械同步，上辊则由电气控制实现同步。
4仿真与实验结果
经过对定尺剪夹送辊控制的仿真输出波形。该仿真主要在电机空载状态下进行的，对电机起动时的转矩和转速波形进行了观测。起动时所加限幅控制有效，转矩值因此而受限，不会达到很大的值，对设备造成损害；转速波形平滑，无超调，且上升到额定转速的时间短，达到了优良的控制效果。
定尺剪夹送辊驱动电机空载起动时的实验监测波形。该实验对电机起动时的转矩和转速波形进行了观测。从实验波形可以得到，没有仿真波形平滑，且速度曲线有少量的超调，但不影响总的控制效果和性能，转矩同样有限幅设置限定，达到额定状态时，转矩又重新达到零值。
5结语
通过对MasterdrivesVC控制系统的原理和控制性能方面的介绍，结合具体实践中的仿真以及实验波形，论证了交流调速系统的优良控制性能，可以满足复杂工艺控制要求，该控制系统除了在剪切线定尺剪运用之外，还在在宝钢宽厚板板加区、热处理区、剪切区、精整区其他电气设备中有着广泛的应用，其性能优良，容量大，精度高，更方便于操作调试人员工作，有利于钢铁生产设备的高效运行。
(来源：钢铁产业)
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