1卷取機工藝的介紹 在鋼帶生產中，采用連軋方式是提高生產效率的重要措施，連軋出來的鋼帶由卷取機卷繞成卷。為了適應生產運輸儲存及用戶需要，鋼帶也必須用卷取機卷繞成卷。 卷取機是成卷軋制中不可缺少的設備，生產實踐表明，保證卷取機正常工作對提高生產率有重要意義，在車間中，卷取機還普通用于酸洗，剪切，熱處理等輔助機組中。卷取機有如下特點： （1） 提供張力，實現張力軋制 。 （2） 卷取機速度可調 。 （3） 卷取機的帶鋼邊緣控制。 卷取機張力控制原理如圖1—1所示，在穩速帶鋼開卷時，隨著帶卷直徑的變化，電動機產生的轉矩亦隨之而變化，但電動機的轉矩MO與帶材張力力矩MT始終保持相等關系，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 ——傳動比 η——機械效率 電動機的電磁轉矩 （1—2） 式中：CM——電動機的轉矩系數 Φ——電動機的磁通，I——電動機的電樞電流 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[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，當電動機在基速以上運行時，須使Φ/D和I分別為常數，則可保證帶材張力恒定。這樣，通過基速以下滿磁調壓，基速以上全壓弱磁，實現在基速以下電流隨卷徑成比例地變化，基速以上電流、電勢分別保持不變。 1.2 工藝要求 冷線機組的工藝要求其工藝要求如表1所示。 表1 工藝要求參數 材料 冷軋奧氏體、不銹鋼 材料強度極限 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 退火爐內能力 最大1700g 酸洗部分能力 最大4000g 開卷能力 250~200kg 卷取機能力 400~4000kg 1.3 電機參數 型號：Z4-160-31；功率：P=22KW；電壓：U=440V；電流：58.7A；轉速：n=1000/2000rpm;勵磁電壓：U=180V；勵磁功率：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;傳動比：j=62.5. 1.4 技術指標 速度精度： +-1%； 張力精度：靜態 +-2%； 動態 +-5%。 2 ABB公司的DCS400介紹 2．1 DCS 400 - 結構緊湊的直流傳動簡介 DCS 400 是最新一代直流傳動設備，功率范圍從 9 到 522 KW ，供電電壓為 230 到 500 V。由于磁場單元使用了IGBT技術，所以沒有必要再根據不同的供電電壓選用磁場變壓器。控制盤或PC工具上的調試向導可以在調試過程中引導用戶對所需參數進行設置。這使調試過程變得極為簡單。 2.2 基本功能： （1） 傳動功能 速度給定斜坡發生器(S-曲線，兩種加/減速斜坡)、測速機、編碼器和EMF測速反饋、速度控制、轉矩/電流給定處理、外部轉矩限幅、電流調節器、自動弱磁、電樞電流、勵磁電流、速度調節器、EMF調節器和磁通的自優化、速度監測、起/停邏輯、遠程/本地控制、急停、相序自動檢測、電機過載檢測、內部電動電位器作為速度給定、點動功能、應用宏。 （2） 監測功能 自檢、故障記錄、電機保護、速度反饋故障、過熱 (PTC 監測)、過載 (I2t)、超速、電機堵轉、電樞電路過流、電樞電路過壓、最小勵磁電流、勵磁過流。 （3） 控制和操作 現場總線適配器組成：塑料光纜、現場總線適配器、可選的現場總線適配器、PROFIBUS、AC31、MODBUS、MODBUS PLUS、CAN-BUS 3 系統硬件配置 卷取機數字控制系統可以在點動應用宏的基礎上設置，應用宏是預先定義好的參數組。在設計時，無須逐個對參數進行設定就可以將傳動設置好。 應用點動應用宏已設置的部分輸入輸出口的定義，適當的加上一些外圍元器件或者由PC、PLC來進行外圍控制，就可以簡單、有效的控制系統正常的運行。系統的硬件包括：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分別對應的連接電流互感器T51、T52和T53，X10的1、2接口接入電動機的勵磁繞組，X14接口接入勵磁板。L1、L2、L3端口接入415V直流電壓，415V直流電壓接入電機電樞繞組，通過電流互感器T51、T52、T53和熔斷器F100、F101、F102接入功率接口板的X1、X2、X7，并通過這些接口接入勵磁板對應的接口。功率接口板的X24、X20接口通過C1、D1端點控制電機電樞[3]。 4 雙閉環簡介及其參數計算 4.1.電流調節器的參數計算[2] 整流裝置采用三相橋式電路，基本數據如下： 直流電動機：440V，58.7A，1000r/min，22KW，允許過載倍數 ； 晶閘管裝置的放大系數：Ks=440V/10V=44 電樞回路總電阻：R=0.68 1.確定時間常數： 時間常數 =l/R=22ms=0.022s 電流反饋系數β=10V/1.5I=0.11 整流裝置滯后時間常數（三相橋式電路的平均失控時間）Ts=0.0017s 電流濾波時間常數 。三相橋式電路每個波頭的時間是3.3ms，為了基本濾平波頭，應有 =3.3ms，因此取 =2ms=0.002ms。 電流環小時間常數之和 。按小時間常數近似處理，取 = Ts+ =0.0037s。 2.計算電流調節器參數： 電流調節器超前時間常數： 電流環開環增益：要求電流超調量 5%，應取KI =0.5，因此 KI=0.5/ =0.5/0.0037=136.24 于是，ACR的比例系數為： 4.2轉速調節的參數設定 整流裝置采用三相橋式電路，基本數據如下： 直流電動機：440V，58.7A，1000r/min，22KW，允許過載倍數 ； 晶閘管裝置的放大系數：Ks=440V/10V=44 電樞回路總電阻：R=0.68 要求轉速無靜差，空載起動到額定轉速時的轉速超調量 。 轉速反饋系數 1.確定時間常數： 電流環等效時間常數 轉速濾波時間常數Ton=0.01s 轉速環小時間常數 2.計算轉速調節器參數： 按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5，則ASR的超前時間常數為： 由此可求得轉速環開環增益： 于是，由式2.76可得ASR的比例系數為 5 系統軟件設計 ABB公司的DCS400系統是結合各種直流調速系統的優點于一體的直流數字調速系統.它簡單易學,設計更注重了系統的簡單明了性.DCS400的優越性對于一個電氣設計人員更是深有體會,它實現了軟件和硬件的有機結合,設計人員只須對軟件進行參數設置,無須知道其內部的復雜結構,使得設計更加簡單。 5.1 應用宏簡介 應用宏是預先定義好的參數組。在起動過程中，無須逐個對參數進行設定就可以將傳動設置好。選擇的應用宏會影響到所有 I/O口的定義及其在控制結構中的具體位置。所有可以由手動設定的開關選項都已由應用宏預先定義。 5.2 調節器功能 a.主電源電壓監測與失電緩沖 DCS400采用了一種全新的方式實現主電源電壓監測功能，簡單的參數設置，操作可靠。 DCS400不需要任何參數設置就能在230V… 500V的主電源電壓范圍內運行。電機電壓與所需要的主電源電壓之間有一種物理關系，在某一特定的主電源電壓下有一個最大電機電壓。 最小允許主電源電壓是根據額定電樞電壓(1.02)Ua計算得到的。如果電壓降至該計算值以下，變流器將在故障信息F09之后停機。 參數 Net Fail Time (1.11)設定了欠壓允許時間。在主電源出現欠壓時，傳動封鎖脈沖并給出報警 A02 。 b. 實際速度的監測 測速機或編碼器的速度反饋會被監測。如果速度反饋與 EMF 反饋的偏差過大，傳動將跳閘并報故障 Speed Meas Fault (F16)。 c. 自動弱磁 電樞繞組阻值在電樞的自優化過程中測量或手工輸入。這就是說，空載時(也就沒有電流)無法得到額定電樞電壓但能得到額定轉速。 一旦EMF達到額定值并獲得全速，基于EMF的調節器就自動進行弱磁，但這只有在測速機或編碼器控制模式下才能進行，EMF反饋沒有弱磁功能。 5.3 電流調節器 參數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。 ArmCur Nom(1.01)把電機額定電流換算為變流器內部值，所有其它與電流有關的參數都以該參數作為參考。Arm Cur Max(3.04