590+直流调速器在￠325直缝焊生产线的应用

　摘要：
本文介绍了590+全数字调速器在￠325直缝焊生产线的应用，文中介绍了￠325直缝焊生产线、直流调速的基本原理以及在实际应用中各端子的应用、直流调速器的简单调试过程和常见的故障报警的处理。

关键字：
590+，直流调速，￠325直缝焊生产线。

Abstract :
The paper introduces 590+ digital DC Driver’ application in ￠325 straight weld product line. In this paper of ￠325 straight weld product line ,the base theory  of DC timing, actual application of the connection end as well as the simple debugging course. At last, explained how deal with the generally failure and the alARM.

Key Word :
590+，DC timing ,￠325 straight weld product line.

1、引言
　　近代电子技术的发展和大功率半导体器件的出现，为实现直流调速系统的实现创造了良好的条件。由于直流电动机具有良好的启、制动性能，且能在宽广范围内平滑调速，所以直流调速系统在自动调速系统中得到广泛的应用。
　　590+系列全数字直流调速器正是直流调速器中应用广泛的产品，它使用交流110V到500v的三相电源，提供直流输出电压和电流，用于电枢和励磁，适用与直流他励电动机和永磁电动机的控制。590+系列中所有的控制算法都由最新的高速16位微处理（单片机）完成，控制软件包的结构以及单片机处理速度可以保证所有控制回路的调节作用在主电路六个可控硅桥的转换时间内完成，以保证电流环的采样时间小于3.3Ms(50Hhz电源)或2.67Ms(60HZ电源)，速度环算法也可在此时间内完成，以获得优越的性能.



2、 ￠325直缝焊生产线情况概述
　　￠325直缝焊生产线在活套、切边和主机拖动系统上都采用的了英国欧陆590+全数字直流控制器.主机拖动系统主要是由成型和定径机组构成，分别采用2台132KW直流电机和减速箱带动万向轴拖动轧辊转动，每台电机都通过联轴器串联起来同时拖动4组或3组轧辊，见（图2.1）所示。切边机组和活套分别采用2台30KW和55KW的直流电机来完成切边和冲料。夹送辊采用了一台110KW的电机。以下是￠325直缝焊生产线的生产工艺流程:
　　带钢卷料吊装入开卷机上卷小车上——小车运行至开卷机处 ——小车将带卷举起两开卷机锥头夹持住带卷——直头机压下——人工拆除打包带——直头——带头、带尾矫平剪切对焊——带钢连接——带钢扭转——活套蓄料——带钢扭转——切边装置——带钢刨边——成型一 ——成型二——高频焊接——刮内、外毛刺——焊缝中频退火——空冷50M——水冷——定径一 ——定径二——涡流探伤——土耳其头粗矫直——飞锯切料——打标印——分选——铣头倒棱——水压冲洗——水压试验——分选——打包——入库     

3、系统概述
　　从电机学我们知道直流电动机的转速为：


　　从上式中均匀地、连续不断的改变施加在电动机两端的供电电压可以改变直流电机的转速。在这套系统中通过内部或外部电位计给定0～10V的电压信号到PLC中，在由PLC进行数据处理后给定到直流调速装置来调节电机的输出转速，具体系统控制原理图见（图3.1）所示。为了保证系统有较高的动态性，采用了双闭环的结构通过测速发电机反馈回电机实际转速信号-Un和给定的电压信号Un`共同给定速度调节器，经速度调节器PI整定后输出Ui`和电流的反馈信号-Ui共同给定电流调节器，经PI整定后在输入给控制晶闸管整流器的触
图3.1系统控制原理图
　　发装置来控制加在电机两端的电压。这种控制方式使转速n跟随给定电压Un`变化，对负载变化起抗干扰的作用，而且对电网电压波动起及时抗干扰的作用，还保证获得允许的最大电流；在转速调节过程中，还使电流跟随其给定电压Un`变化，并且当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，从而起到快速的安全保护作用。

4、功能实现
4.1成型和定径机组
　　整条产生线的核心部分由成型和定径机组构成，成型分为成型一和成型二，定径分为定径一和定径二，他们分别由一台直流电机通过减速箱连接3或4架轧辊工作，为了保证前后速度的同步必须选用调速器来对电机的转速进行控制，在实际运行中定径机组要比成型机组略快一些，这样可以防止因为调型不好造成定径处的负载突然加大速度下降，这时成型机组的速度就大于定径机组的线速度造成顶管，很容易使钢管从辊道上脱落，特别是生产￠114和￠144的4～6mm以内的钢管。以下是选用的电机和直流调速器的参数
直流电机：
型号  Z4-280-21                 数量   4台
额定功率  132KW                 电枢电流  332A
额定转速 1000/2000 r/mim        励磁电压  180V
电枢电压  440V                  励磁电流  12.5A
直流调速器：
型号   591P/0380/500/0011
Ie   380A
　　图4.1为定径一电机调速器端子具体接线，其它三台电机和定径一的接线是差不多的这里就不一一给出了。

　　这里A1为零伏基准；A4为斜坡速度设定值；A6为主电流极限或辅助电流限幅；A7为速度反馈输出；B3为+10V基准电源；B5为检测到零速；B6为转动正常；B7为传动备妥；B8 为程序停车；B9 为惯性滑行停；C1 为零伏基准；C2 为电动机过热保护；C3 为启动/运行；C4 为点动；C5 允许 ；C9 为+24V电源；G1，G2为交流测速发电机接线端 ；D5 为主接触器线圈L；D6 为主接触器线圈N ；L1，L2，L3为 110V-500V三相交流电源；A+为电枢正接线端；A- 为电枢负接线端；FL1，FL2为外部励磁电源；L 为辅助电源L；N 为辅助电源N；TH1，TH2 为电机温度检测端子。B5，B6，B7分别是驱动器正常、备妥和零速，当驱动器接收到信号时，经过自检大约2秒之后便输出正常和备妥的信息，PLC通过这两个信号的状态可以实现590+数字直流调速系统的故障诊断；当不用检测电机温度时TH1和TH2必须短接，A7这个模拟量信号是速度反馈信号，它用作高频焊机的自动跟踪焊。
　　整条产生线有远程控制和本地控制（SA1打到左边时是远程控制，右边时是本地控制）分别可以在调速柜和主操作台来对整个产生进行控制。在主操台上设有单动和联动控制， 可以在穿带和整机运行时切换使用。当正常生产时将主操作台上的选择开关打到联动后（KA10吸合），选择励磁方向（KA15吸合是励磁正相，KA16吸合是励磁反向），打开控制电源按钮后（KA11吸合）风机励磁电源接触器自动吸合（KM1吸合），励磁电源接触器自动吸合，如果调速器一切正常（KA5吸合）运行控制继电器吸合，按下主机运行按钮，给定主机速度（此时四台电机在给定速度下运行），具体控制原理图见（图4.1）所示。

图4.1 调速器接线图
　　这里A1为零伏基准；A4为斜坡速度设定值；A6为主电流极限或辅助电流限幅；A7为速度反馈输出；B3为+10V基准电源；B5为检测到零速；B6为转动正常；B7为传动备妥；B8 为程序停车；B9 为惯性滑行停；C1 为零伏基准；C2 为电动机过热保护；C3 为启动/运行；C4 为点动；C5 允许 ；C9 为+24V电源；G1，G2为交流测速发电机接线端 ；D5 为主接触器线圈L；D6 为主接触器线圈N ；L1，L2，L3为 110V-500V三相交流电源；A+为电枢正接线端；A- 为电枢负接线端；FL1，FL2为外部励磁电源；L 为辅助电源L；N 为辅助电源N；TH1，TH2 为电机温度检测端子。B5，B6，B7分别是驱动器正常、备妥和零速，当驱动器接收到信号时，经过自检大约2秒之后便输出正常和备妥的信息，PLC通过这两个信号的状态可以实现590+数字直流调速系统的故障诊断；当不用检测电机温度时TH1和TH2必须短接，A7这个模拟量信号是速度反馈信号，它用作高频焊机的自动跟踪焊。
　　整条产生线有远程控制和本地控制（SA1打到左边时是远程控制，右边时是本地控制）分别可以在调速柜和主操作台来对整个产生进行控制。在主操台上设有单动和联动控制， 可以在穿带和整机运行时切换使用。当正常生产时将主操作台上的选择开关打到联动后（KA10吸合），选择励磁方向（KA15吸合是励磁正相，KA16吸合是励磁反向），打开控制电源按钮后（KA11吸合）风机励磁电源接触器自动吸合（KM1吸合），励磁电源接触器自动吸合，如果调速器一切正常（KA5吸合）运行控制继电器吸合，按下主机运行按钮，给定主机速度（此时四台电机在给定速度下运行），具体控制原理图见（图4.1）所示。

图 4.1控制原理图

4.2 切边机组
　　切边机组由两台直流电机带动行星减速器、刀片等够成，当联机运行时切边机的速度是靠主控台经过PLC处理后给定的，它是主机速度的百分之五十左右，这个系数是不固定的，刀片的间隙、压下量和左右电机的速度平衡都影响着切边质量。它的接线端子同定径一，以下是切边机组选用的电机和直流调速器的参数
直流电机：
型号  Z4-200-21B5              数量   2台
额定功率  30KW                 电枢电流  82.1A
额定转速 600/1000 r/mim        励磁电压  180V
电枢电压  440V                  励磁电流 6.9A
直流调速器：
型号  591P/0110/500/0011
Ie   110A

4、3调试概述

1.改变A4端电位计的值，观察输入电压的变化（0-10V）。
2.使用操作面板检查外部钳位电流设置，检查A6是否在+10V或者可调整到+10V。
3.手动向前旋转轴，检查速度反馈，模拟测速发电机在G3处电压应是正的，
4.设定MAIN CURR.LIMIT参数为0.00%。
5.+24V出现在端子B8和B9，施加指令“STAR/RUN”到C3，三相电源接触器应该吸合通电（也可能由于三相故障报警立即释放）。
6.切断设备所有电源，在整个系统中完全隔离，并处于安全状态时，从新接三相电源。
7.把速度设定值转到零，使“SPEED SETPOINT”参数为零。
8.检查MAIN CURR.LIMIT是否为零。
9.启动“STAR/RUN”，并检查三相电源是否加在L1，L2，L3上，接通“ENABLE”，立即检查F+和F-之间是否出现正确的励磁电压。
10.检查正常和停止操作面板指示器，还有正、反转指示灯是否接通。
11.设置“SPEED SETPOINT”参数为5%左右，设定端输入为0.5V，设定SPEED FBK  SELECT参数为ARM VOLTS FBK，慢慢增加MAIN CURR.LIMIT参数达到20%的最大值，若所有的连接都正确的话，电机应该开始运转，速度为全速的5%左右，检查测速发电机的相关的参数。停止调速器重新设定EED FBK SELECT参数为测速发电机反馈，在执行如上相同的检查，如果相同的话保存。如果超过了5%的速度且电机继续加速，则表示接反了，重新接线。
12.将“SPEED SETPOINT”参数为10%左右，设定输入点1.0V的电压，电机将加速到这个速度，观察个参数的变化。
13.把“SPEED SETPOINT”的值提高到最大，并检查轴速是否正确，如要精确可调节模拟测速发电机的整定量，如果要大的调节可从校准开关上调节。

4、4故障报警
　　该控制器具有的丰富的报警点可以随时监控着电机的运行情况，可以减小电机及调速器受到大的损害，该控制器主要和我们厂曾经出现过的报警和可能出现的原因如下：
⑴ 三相故障：检查调速器内高速晶闸管组件保护熔断器；检查调速器下面电源底盘编码熔断器；检查调速器的主电压。
⑵ 超速：速度反馈信号超过了额定速度的125%。
⑶ 励磁过流：电机的励磁电流超过校准值的120%。
⑷ 散热器过热跳闸：调速器的散热温度太高。检查风机是否正常，如不正常检查电源板上的熔断器和旋转方向；检查通风槽、过滤器是否堵塞；检查电枢电流是否合乎调节器的校准值。
⑸ 热敏电阻：电机温度过高。检查鼓风机是否故障；检查空气过滤器是否堵塞；检查电枢电流是否合乎调节器的校准值。
⑹ 过压：电机电枢电压超过了额定电压的120%。电枢连接不良；励磁电压、励磁电流环、速度环、弱磁反电势调节不好；
⑺ 速度反馈：速度反馈和电枢电压反馈之间的差值大于“速度反馈报警电平”的参数值。检查模拟测速发电机极性是否正常；测速发电机是否正常工作；测速发电机到调速器间的信号电缆是否完好。
⑻ 编码器故障：无速度反馈。检查参数是否设置到编码器反馈；检查测速发电机到调速器间的信号电缆是否完好。
⑼ 励磁故障：在励磁控制模式时，励磁电流小于额定电流的6%；电压控制模式时，励磁电流小于50mA。检查励磁接线、励磁电阻；检查励磁电压是否正常。
⑽ 堵转调闸：当电机禁止时，电流超过了堵转阈值比堵转延时更长时间。
⑾ 过电流跳闸：电流反馈值超过了额定电流280%.300%的负载不超过15ms或325%的负载不超过6.6ms是可以接受的。

5、结束语
　　英国欧陆590+全数字直流控制器以其丰富的指令控制功能、多项参数设定功能、自适应功能、自诊断功能、自由组态功能以及操作方便的液晶人机界面保证了主轧机在生产过程中的连续性、同步性和负载的均匀性以及故障的快速诊断，该系统已经投产运行一年来还算稳定。

参考文献
1、欧陆公司      《590+全数直流调速器操作手册》         
2、沈银宾  《电机拖动基础》  冶金工业出版社       1893
3、陈伯时  《电力拖动控制系统》  机械工业出版社   1991