西门子6ra70全数字直流调速器的特点及在热轧立辊传动中的应用

1、引言

日钢1580热轧带钢厂立辊轧机主传动采用上传动型式，位于轧机中心线两侧的主电机分别通过一级锥齿轮和一级圆柱齿轮减速器传动十字型万向接轴，驱动辊子进行轧制。左右两侧传动在第一级的锥齿轮轴间用联轴器连接，保证速度同步，2台电机均带脉冲发生器，可用于速度控制，并配以西门子装置对装置协议来实现两台直流电机的主、从同步运行，不但保证了速度同步控制，而且有效的保护了机械机构，取得了令人满意的效果（见图1）。

注：1.主电机+编码器（plg）；2.联轴器（ⅱ）；3.一级锥齿轮付（i=1.955）；4.一级圆柱斜齿轮付（i=3.524）；5.十字万向接轴；6.联轴器（ⅲ）；7.轧辊；8.接近开关。

图1 e1立辊轧机主传动筒图

2、系统组成

根据主电机四象限工作的特点，电机调速系统采用整流变压器+国产大容量晶闸管与西门子6ra70全数字直流调速器组合组成。一套6相反并联晶闸管整流装置由一台6ra70调速器控制触发角，称之为“小触大”模式，既采用小容量6ra70（电枢电流30a，励磁电流5a，四象限工作）一台作基本控制单元，触发大容量晶闸管（最大2500a）。两立辊直流电机功率分别是1200kw，其设备构成：一台两裂解整流变压器、两组进线开关柜、两套6ra70与晶闸管组合（两台6ra70分别作主、从调速器）。

图2为西门子6ra70控制柜部分，图3为经过“小触大”技术改造后的功率柜部分（输出额定电枢电流4000a）。

该数字控制系统采用速度、电流双闭环控制，并具备速度、电流自适应功能，励磁回路控制通过电势调节器实现弱磁升速控制。

传动系统与自动化系统间采用点对点信号交换，完成全线的速度分配功能和通过profibus-dp网进行信息交换，完成如正反转信号、使能信号、点动信号及速度联调、电流、速度实际值检测信号、故障信号等。

两组电控系统各配置了一台s7-200控制器，完成其内、外部连锁保护及相应的操作功能，包括：直流全数字传动系统操作联锁，现场辅助设备条件联锁，如润滑、通风水冷却。

3、装置主从同步控制方案

在两个电机严格机械耦合的情况下，操作侧电机为主控制采用速度+电流双闭环控制，传动侧电机为从采用转矩控制，从动装置的斜坡函数发生器和速度调节器不使用，仅仅使用电流调节器。主调节器cudi板x175端子1617连接两芯屏蔽电缆到从调节器cudi板x174端子67，实现装置对装置协议硬线连接，如图4所示。

主调速器参数设定：p755=141. 连接器k0141（转矩限幅后的给定），p755（在模拟量输出2的输出值的源）。

从调速器参数设定：p601=15. 连接器k0015（模拟输入端子67），p601（电枢电流调节器实际值的源）。

4、6ra70与tdc的通讯

siemens 6ra70通过cbp2通讯板与tdc之间进行通讯，p918=通讯站号地址设定，tdc对应同样的站地址 。

通讯参数的设定 ：

u711.1=0

u712= 0 定义通讯字类型为 0pkw+6pzd

u722=0 禁止通讯故障f082

p927=7 cbp+pmu+g-sst1+op1s控制接口的使能

u710.1=0 激活cbp配置

plc到传动的控制信号：（u733显示）

控制字

p654= 3103 起/停

p655= 3101 off2（快停）

p658= 3102 off3（急停）

p661= 3100 脉冲使能

p665= 3107 故障复位

速度给定 ：

p433= 3002 速度给定传动到tdc的信号：（u734中设定）

u734.01= 32 状态字1（k32）

u734.02= 167 传动的速度反馈（k167）

u734.03= 292 传动的实际电枢电压值（k 292）

u734.04= 117 传动的实际电流反馈（k117）

u734.05= 142 传动的实际转矩反馈（k142）

5、系统优化步骤

主装置优化：把联轴器拆开，然后在从装置设置p171=p172=0，然后在主装置上执行p051=25电流调节器及其预控优化，p051=26速度调节器优化，p051=27弱磁调节器优化，最后再把从装置p171，p172参数恢复原值，主装置优化完毕。

从装置优化：把主装置参数p171=p172=0，从装置p601.1由koo15改为k0141，然后在从装置上执行p051=25电流调节器及其预控优化，p051=27弱磁调节器优化，然后把主装置参数p171，p172恢复原值，把从装置p601.1由k0141改为koo15优化完毕。

最后再把联轴器连接上，之后再一起进行优化，在主装置上执行p051=26速度调节器优化（注意两立辊必须联轴，否则会出现优化效果不良，主从装置电流偏差过大影响正常使用）主从装置优化完毕。

备注：p171（转矩方向的1系统电流限幅），p172（转矩方向11的系统电流限幅）。

6、结束语

（1）两台直流电机在机械严格耦合保证速度同步的同时，采取主从转矩控制，可以使两台直流电机同时出力，减少了因为两台电机出力不均产生扭矩损伤机械设备，达到了预期的效果，在实际生产运行中得到了验证。

（2）采取装置对装置协议实现主从两个调节器之间的信号传递，无需增加额外投资，就可以达到理想的目的，经济实用，操作简单易掌握。

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