1卷取機(jī)工藝的介紹 在鋼帶生產(chǎn)中，采用連軋方式是提高生產(chǎn)效率的重要措施，連軋出來(lái)的鋼帶由卷取機(jī)卷繞成卷。為了適應(yīng)生產(chǎn)運(yùn)輸儲(chǔ)存及用戶需要，鋼帶也必須用卷取機(jī)卷繞成卷。 卷取機(jī)是成卷軋制中不可缺少的設(shè)備，生產(chǎn)實(shí)踐表明，保證卷取機(jī)正常工作對(duì)提高生產(chǎn)率有重要意義，在車間中，卷取機(jī)還普通用于酸洗，剪切，熱處理等輔助機(jī)組中。卷取機(jī)有如下特點(diǎn)： （1） 提供張力，實(shí)現(xiàn)張力軋制 。 （2） 卷取機(jī)速度可調(diào) 。 （3） 卷取機(jī)的帶鋼邊緣控制。 卷取機(jī)張力控制原理如圖1—1所示，在穩(wěn)速帶鋼開(kāi)卷時(shí)，隨著帶卷直徑的變化，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩亦隨之而變化，但電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩MO與帶材張力力矩MT始終保持相等關(guān)系，即MO=MT 。 圖1—1張力控制原理圖 其中 (1—1) 式中：T——帶鋼張力（Kg） D——帶卷直徑（m） i ——傳動(dòng)比 η——機(jī)械效率 電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 （1—2） 式中：CM——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù) Φ——電動(dòng)機(jī)的磁通，I——電動(dòng)機(jī)的電樞電流 又 （1—3） 式中 由上式可知，欲使帶鋼張力保持恒定，須保持ΦI/D的乘積為常數(shù)[1]。 在基速以下保持Φ=Φe（額定磁通），且I/D保持不變，即可使帶材張力恒定，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在基速以上運(yùn)行時(shí)，須使Φ/D和I分別為常數(shù)，則可保證帶材張力恒定。這樣，通過(guò)基速以下滿磁調(diào)壓，基速以上全壓弱磁，實(shí)現(xiàn)在基速以下電流隨卷徑成比例地變化，基速以上電流、電勢(shì)分別保持不變。 1.2 工藝要求 冷線機(jī)組的工藝要求其工藝要求如表1所示。 表1 工藝要求參數(shù) 材料 冷軋奧氏體、不銹鋼 材料強(qiáng)度極限 160kg/mm2 帶鋼寬度 600~130mm 帶鋼厚度 0.4~3mm 卷筒直徑 610mm 鋼卷直徑 1520mm 鋼卷重量 10T 退火爐內(nèi)能力 最大1700g 酸洗部分能力 最大4000g 開(kāi)卷能力 250~200kg 卷取機(jī)能力 400~4000kg 1.3 電機(jī)參數(shù) 型號(hào)：Z4-160-31；功率：P=22KW；電壓：U=440V；電流：58.7A；轉(zhuǎn)速：n=1000/2000rpm;勵(lì)磁電壓：U=180V；勵(lì)磁功率：P=930W；電樞電阻：R=0.68Ω；電樞電感：H=15.2MH；磁路電感：H=8.2mH;GD=0.88kg.m;傳動(dòng)比：j=62.5. 1.4 技術(shù)指標(biāo) 速度精度： +-1%； 張力精度：靜態(tài) +-2%； 動(dòng)態(tài) +-5%。 2 ABB公司的DCS400介紹 2．1 DCS 400 - 結(jié)構(gòu)緊湊的直流傳動(dòng)簡(jiǎn)介 DCS 400 是最新一代直流傳動(dòng)設(shè)備，功率范圍從 9 到 522 KW ，供電電壓為 230 到 500 V。由于磁場(chǎng)單元使用了IGBT技術(shù)，所以沒(méi)有必要再根據(jù)不同的供電電壓選用磁場(chǎng)變壓器。控制盤或PC工具上的調(diào)試向?qū)Э梢栽谡{(diào)試過(guò)程中引導(dǎo)用戶對(duì)所需參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。這使調(diào)試過(guò)程變得極為簡(jiǎn)單。 2.2 基本功能： （1） 傳動(dòng)功能 速度給定斜坡發(fā)生器(S-曲線，兩種加/減速斜坡)、測(cè)速機(jī)、編碼器和EMF測(cè)速反饋、速度控制、轉(zhuǎn)矩/電流給定處理、外部轉(zhuǎn)矩限幅、電流調(diào)節(jié)器、自動(dòng)弱磁、電樞電流、勵(lì)磁電流、速度調(diào)節(jié)器、EMF調(diào)節(jié)器和磁通的自優(yōu)化、速度監(jiān)測(cè)、起/停邏輯、遠(yuǎn)程/本地控制、急停、相序自動(dòng)檢測(cè)、電機(jī)過(guò)載檢測(cè)、內(nèi)部電動(dòng)電位器作為速度給定、點(diǎn)動(dòng)功能、應(yīng)用宏。 （2） 監(jiān)測(cè)功能 自檢、故障記錄、電機(jī)保護(hù)、速度反饋故障、過(guò)熱 (PTC 監(jiān)測(cè))、過(guò)載 (I2t)、超速、電機(jī)堵轉(zhuǎn)、電樞電路過(guò)流、電樞電路過(guò)壓、最小勵(lì)磁電流、勵(lì)磁過(guò)流。 （3） 控制和操作 現(xiàn)場(chǎng)總線適配器組成：塑料光纜、現(xiàn)場(chǎng)總線適配器、可選的現(xiàn)場(chǎng)總線適配器、PROFIBUS、AC31、MODBUS、MODBUS PLUS、CAN-BUS 3 系統(tǒng)硬件配置 卷取機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)可以在點(diǎn)動(dòng)應(yīng)用宏的基礎(chǔ)上設(shè)置，應(yīng)用宏是預(yù)先定義好的參數(shù)組。在設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)須逐個(gè)對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定就可以將傳動(dòng)設(shè)置好。 應(yīng)用點(diǎn)動(dòng)應(yīng)用宏已設(shè)置的部分輸入輸出口的定義，適當(dāng)?shù)募由弦恍┩鈬骷蛘哂蒔C、PLC來(lái)進(jìn)行外圍控制，就可以簡(jiǎn)單、有效的控制系統(tǒng)正常的運(yùn)行。系統(tǒng)的硬件包括：電源控制板、變流器模塊、控制板SDCS-CON-3A、功率接口板SDCS-PIN-3A、勵(lì)磁板SDCS-FIS-3A等。 功率接口板的X98的1、2口DO5為電隔離繼電器的輸出，3、4口為115V-230V的控制電源；控制板上的X7接口接DCS 400 PAN，X13、X12接入功率接口板，功率接口板上X15、X16之間連接脈沖變壓器，X22連接PTC，X3、X4和X5分別對(duì)應(yīng)的連接電流互感器T51、T52和T53，X10的1、2接口接入電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組，X14接口接入勵(lì)磁板。L1、L2、L3端口接入415V直流電壓，415V直流電壓接入電機(jī)電樞繞組，通過(guò)電流互感器T51、T52、T53和熔斷器F100、F101、F102接入功率接口板的X1、X2、X7，并通過(guò)這些接口接入勵(lì)磁板對(duì)應(yīng)的接口。功率接口板的X24、X20接口通過(guò)C1、D1端點(diǎn)控制電機(jī)電樞[3]。 4 雙閉環(huán)簡(jiǎn)介及其參數(shù)計(jì)算 4.1.電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計(jì)算[2] 整流裝置采用三相橋式電路，基本數(shù)據(jù)如下： 直流電動(dòng)機(jī)：440V，58.7A，1000r/min，22KW，允許過(guò)載倍數(shù) ； 晶閘管裝置的放大系數(shù)：Ks=440V/10V=44 電樞回路總電阻：R=0.68 1.確定時(shí)間常數(shù)： 時(shí)間常數(shù) =l/R=22ms=0.022s 電流反饋系數(shù)β=10V/1.5I=0.11 整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)（三相橋式電路的平均失控時(shí)間）Ts=0.0017s 電流濾波時(shí)間常數(shù) 。三相橋式電路每個(gè)波頭的時(shí)間是3.3ms，為了基本濾平波頭，應(yīng)有 =3.3ms，因此取 =2ms=0.002ms。 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和 。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取 = Ts+ =0.0037s。 2.計(jì)算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)： 電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)： 電流環(huán)開(kāi)環(huán)增益：要求電流超調(diào)量 5%，應(yīng)取KI =0.5，因此 KI=0.5/ =0.5/0.0037=136.24 于是，ACR的比例系數(shù)為： 4.2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的參數(shù)設(shè)定 整流裝置采用三相橋式電路，基本數(shù)據(jù)如下： 直流電動(dòng)機(jī)：440V，58.7A，1000r/min，22KW，允許過(guò)載倍數(shù) ； 晶閘管裝置的放大系數(shù)：Ks=440V/10V=44 電樞回路總電阻：R=0.68 要求轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量 。 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 1.確定時(shí)間常數(shù)： 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù) 轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)Ton=0.01s 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù) 2.計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)： 按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5，則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為： 由此可求得轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益： 于是，由式2.76可得ASR的比例系數(shù)為 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ABB公司的DCS400系統(tǒng)是結(jié)合各種直流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)于一體的直流數(shù)字調(diào)速系統(tǒng).它簡(jiǎn)單易學(xué),設(shè)計(jì)更注重了系統(tǒng)的簡(jiǎn)單明了性.DCS400的優(yōu)越性對(duì)于一個(gè)電氣設(shè)計(jì)人員更是深有體會(huì),它實(shí)現(xiàn)了軟件和硬件的有機(jī)結(jié)合,設(shè)計(jì)人員只須對(duì)軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,無(wú)須知道其內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu),使得設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單。 5.1 應(yīng)用宏簡(jiǎn)介 應(yīng)用宏是預(yù)先定義好的參數(shù)組。在起動(dòng)過(guò)程中，無(wú)須逐個(gè)對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定就可以將傳動(dòng)設(shè)置好。選擇的應(yīng)用宏會(huì)影響到所有 I/O口的定義及其在控制結(jié)構(gòu)中的具體位置。所有可以由手動(dòng)設(shè)定的開(kāi)關(guān)選項(xiàng)都已由應(yīng)用宏預(yù)先定義。 5.2 調(diào)節(jié)器功能 a.主電源電壓監(jiān)測(cè)與失電緩沖 DCS400采用了一種全新的方式實(shí)現(xiàn)主電源電壓監(jiān)測(cè)功能，簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)置，操作可靠。 DCS400不需要任何參數(shù)設(shè)置就能在230V… 500V的主電源電壓范圍內(nèi)運(yùn)行。電機(jī)電壓與所需要的主電源電壓之間有一種物理關(guān)系，在某一特定的主電源電壓下有一個(gè)最大電機(jī)電壓。 最小允許主電源電壓是根據(jù)額定電樞電壓(1.02)Ua計(jì)算得到的。如果電壓降至該計(jì)算值以下，變流器將在故障信息F09之后停機(jī)。 參數(shù) Net Fail Time (1.11)設(shè)定了欠壓允許時(shí)間。在主電源出現(xiàn)欠壓時(shí)，傳動(dòng)封鎖脈沖并給出報(bào)警 A02 。 b. 實(shí)際速度的監(jiān)測(cè) 測(cè)速機(jī)或編碼器的速度反饋會(huì)被監(jiān)測(cè)。如果速度反饋與 EMF 反饋的偏差過(guò)大，傳動(dòng)將跳閘并報(bào)故障 Speed Meas Fault (F16)。 c. 自動(dòng)弱磁 電樞繞組阻值在電樞的自優(yōu)化過(guò)程中測(cè)量或手工輸入。這就是說(shuō)，空載時(shí)(也就沒(méi)有電流)無(wú)法得到額定電樞電壓但能得到額定轉(zhuǎn)速。 一旦EMF達(dá)到額定值并獲得全速，基于EMF的調(diào)節(jié)器就自動(dòng)進(jìn)行弱磁，但這只有在測(cè)速機(jī)或編碼器控制模式下才能進(jìn)行，EMF反饋沒(méi)有弱磁功能。 5.3 電流調(diào)節(jié)器 參數(shù)Arm Cur Nom(1.01), Arm CurMax(3.04),Torque Lim Pos(3.07)TorqueLim Neg(3.08)都與電流限幅功能有關(guān)。 ArmCur Nom(1.01)把電機(jī)額定電流換算為變流器內(nèi)部值，所有其它與電流有關(guān)的參數(shù)都以該參數(shù)作為參考。Arm Cur Max(3.04