彩钢板生产线技术改造的难点是彩钢板在高速运行状况下,要保证涂层均匀,严格控制涂层的厚度及前后储料活套定位。烘涂段张力控制、收卷张力控制及钢带偏移对主驱动速度同步影响等问题。主驱动变频同步控制系统是彩钢板生产线的关键技术,经过半年多的技术攻关,我们解决了以上技术难题,成功完成了一条生产线的自动控制系统改造。
1主驱动变频同步控制系统
1. 1控制要求
(1)在控制室能设置现场主要设备的参数,监控运行状态;(2)生产线运行速度范围: 10~80m /min;(3)宽度: 1000~1350mm,厚度: 0. 2~1. 2mm;(4)各段张力值能人为设置和实时采集显示。
1. 2控制系统方案
根据系统控制要求,将系统设计为1台上位工控机和7台变频器通过CAN总线等组成CAN总线网络控制系统,方案所示。CAN总线具有如下特点:信号传输采用短帧结构,因而传输时间短,受干扰的概率低;当某节点出现严重错误时,网络具有自动关闭该节点的功能,切断该节点与总线的联系,使总线上其它节点的通信不受影响,具有强的抗干扰能力;传输距离远、通信速率高。
上位工控机通过CAN总线完成变频器各类参数、系统参数设置,变频器运行状态、系统运行状态的采集与显示,变频器运行与系统运行的操作等功能。
7台变频器中, 1~6号变频器用于驱动6个主驱动张力辊电动机, 7号变频器用于驱动收卷电动机。控制系统的核心任务是保证6台主驱动张力辊电动机速度和1台收卷电动机速度同步。根据生产工艺与控制要求选用LENZI 9300 - EV工程矢量闭环变频器作为主驱动电动机和收卷电动机的控制用变频器。LENZI 9300―EV变频器有以下特点:(1)可直接接受旋转变压器或编码器反馈信号,用来进行活套定位控制;(2)内置PID过程控制器,用于张力以及张力辊位置控制;(3)数字频率接口,借助数字频率接口组成数字同步系统实现速度同步;(4)单一传动的矢量定向控制,保证低速运行时的转矩;(5)内置丰富的内部功能块库,可根据用途灵活选择内部控制结构配置;(6)内置CAN总线通信接口可方便构成CAN总线控制网络,实现多台电动机速度同步。
由于LENZI变频器内置多种控制功能、通信接口的控制器,使它们构成网络控制系统时不需要添加更多的控制设备。
1. 3控制系统设计彩钢板生产线使用7台LENZI 9300 - EV变频器通过恒张力控制原理实现所有张力辊的同步高速运行。恒张力控制使钢带涂层厚度,均匀度都得到很好的控制。
1. 3. 1生产线速度同步控制系统设计生产线速度同步控制系统原理图所示。
整个生产线以5号驱动变频器的输出速度为基准速度,基准速度由上位机通过CAN总线传给5号驱动变频器, 4号驱动变频器的主速度通过数字频率接口与5号驱动变频器相连,获取5号变频器的速度,并作为4号驱动变频器的运行主速度。在4号驱动辊后面加上一个张力传感器来控制5号驱动辊与4号驱动辊之间的张力。张力传感器将4号驱动辊与5号驱动辊之间的张力转换为0~10V的模拟电压信号反馈给4号驱动变频器,通过4号驱动变频器内置的PID控制器来控制该张力。
3号驱动变频器的主速度通过数字频率接口与4号驱动变频相连,获取4号变频器的速度作为3号驱动变频器的运行主速度。3号驱动辊后装有张力传感器来控制4号与3号驱动张力辊之间的张力。张力传感器信号反馈给3号驱动变频器,通过内置的PID控制器来控制张力。依次类推, 2号驱动变频器获运行主速度。
1号驱动辊和6号驱动辊运行速度由两部分组成,主运行部分由上一级驱动的变频器给定。由于1号和6号驱动变频器还兼有控制活套位置的功能,所以在前后两个储料活套上各添加了一个旋转编码器来控制活套的位置,旋转编码器输出脉冲信号,通过1号和6号驱动变频器的数字频率接口输入,通过内置的积分模块功能,输出相应的位置信号,控制1号驱动和6号驱动的速度,从而达到控制活套位置的目的。
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