1 引言
莱钢轧钢厂中小型车间是莱钢利用亚洲银行贷款进行改扩建的重点项目之一，主要成品为螺纹钢、圆钢、角钢、槽钢、弹簧扁钢。整个车间的主体设备从加热炉、轧线、冷床、码垛到成品输出全部从意大利danieli公司引进，控制系统包括轧钢控制和码垛机控制系统，是一个多变量输入、多变量输出控制系统，并且系统变量在轧钢生产运行中相互耦合，因此整个轧钢系统要想达到理想的工作状态是不容易的。该厂有18架轧机、一个加热炉、码垛机和三台打捆机，工作时分别由13套abb mp200/1控制系统控制各自生产设备。
2 设计方案
轧机等采用变频调速技术实现节能运行是我国节能的一项重点推广技术，受到国家政府的普遍重视。本着既节能降耗，又控制简单的原则，基于现有的系统，笔者设计了每台轧机由一台变频器拖动的方案。在本方案中充分运用了mp200/1控制系统来控制轧钢生产。通过对各种变频器的技术指标进行比较，选择了瑞典abb公司生产的acs604-0140-3型变频器，它是用于拖动鼠笼式感应电机的三相供电变频器，采用成熟的微处理器控制技术来检测电机的电信号。这些数据配合直接转矩控制技术可以达到近乎完善的电机控制。附加脉冲编码器反馈后，可以应用于精确的速度控制，或长期运行于接近零速区的应用场合。acs604的控制和保护系统是通过应用宏的设置来配置和工作的，操作有本地和远地两种方式，提供了一个开放式的通讯系统来与plc或dcs系统连接，并可与多种通讯协议进行界面连接。acs604提供了6种可编程的故障保护功能和几种非用户可调整的已编程的保护功能;此外，还提供了故障诊断记录、监视功能、自动复位、极限、参数锁定、内置pid调节器、共振频率衰减、可编程数字、模拟输出、输入信号源的选择和信号处理等功能。具有内置pid控制器是选择变频器的一个重要因素。
3 控制原理
3.1 直接传动
在直接传动系统中，电机是通过一个传统的低速连接器直接耦合到轧机传动部分的。传动柜通常是由abb的acs600变频器组成的。关于变频器的硬件组成是与传统的交流异步传动一致的，都可以采用风冷和水冷。而软件的设计则是专用的永磁电机(同步电机的一种)驱动软件。同步电机允许在轧机上采用编码器的运行方式。传动部分的控制系统、应用软件以及人机界面的控制这几部分都是跟abb在轧机上的解决方案一致。因此，直接传动能与其他的abb传动方案同时并列运行，而且acs600变频器无须更换就可以升级到新的直接传动系统。该电机是永磁同步电机，因为轧钢规格、钢性是不变的，所以控制轧机转速就能控制轧钢的生产，也就能控制轧钢的节奏。变频器接受到启动信号后，按照预设定的给定频率启动。轧钢活套量反馈回变频器输入端与给定信号相比较，差值经变频器内置的pid调节器调整，控制变频器的输出频率，直至达到要求的套高量，实现了轧钢生产恒定闭环控制。在本控制系统中，关键的问题是过程参数pid的整定。由于轧钢生产运行过程中，活套高度的多少和微张力的大小决定了轧机转速的大小。为了保证系统的相对稳定运行，不出现大的波动，对生产造成影响，在调试过程中，应先根据经验值确定pid参数，然后针对生产多次反复调整，直至出现相对最佳控制过程。图1示出系统配置pc station as520(插有rta加速网卡)作为mb300二类主站及服务器.在as520中装有hu, abb as520等软件。通过mp200/1软件，可以实现对plc程序的编写、下载，对总线上的各站的硬件网络组态, 监控,数据诊断,总线参数的设置等。(这里需要注意的是plc初次硬件组态必须通过工程师站与plc相连下载)。as520作为二类主站的参数，提供opc接口等。通过视窗控制中心组态软件对系统画面进行组态，实现对系统的监控和控制。用户可以通过abb as520良好的人机界面、清晰、直观的组态图形对电机的运行情况一目了然，并且可以方便的通过按键对电机进行起停、正反转及点动控制和电机转速的设置。在as520中建立归档数据，对电机的运行转速、电流和转矩值进行存储，用趋势图可以时时察看也可以历史查询，为今后进行控制效果分析建立数据库。另外还对报警变量的进行设置，建立报警画面。上位机利用opc接口通过以太网来访问与总线相连的二类主站abbas520。将as520设置为客户机即opc客户机，在as520上的项目中添加opc通讯驱动，并选择as520(网上计算机名为cp2)为终端服务器则用户便可以在cp2上访问过程变量数据库，察看现场电机的运行情况。从而实现上位机对现场设备的管理，数据的时时调用和监控，为管控一体化提供了一种实现的方法。
图1 系统配置图
轧机采用变频器调速实现轧机速度控制，见图2。稳定性和可靠性高，调节特性好。变频调速使电机运行状况明显改善，维护量大大减少，同时大大减少机械系统的变速机构和控制机构，使系统更加方便操作，设备工作效率更高。系统采用过流、过压、瞬时断电、短路、欠压、缺相等多种保护，避免了因此造成电机烧损而影响生产所带来的直接和间接经济损失。更为重要的是它的节能效果好，取得了可观的经济效益。
图2 速度控制简图
活套控制过程可分为四部分:预形成、活套形成、活套控制、甩尾阶段。
4 结束语
中小型棒材生产线自97年投产以来，轧值速度控制稳定，各个轧值规格均已轧制成功。在轧机组态和其他工艺参数计算好的前提下，轧机调速平稳，微张力和活套控制稳定，满足了规格更换频繁、轧制节奏日益加快的生产需要，现年生产能力已突破原设计能力向100万吨迈进。
参考文献
[1] abb变频器acs600硬件手册、用户手册[z].
[2] 韩安荣等. 通用变频器及其应用[m]. 北京:机械工业出版社,1998.
[3] communication diagram of abb industrial systems[z].
[4] program of abb industrial systems[z].
作者简介
李晓光(1970-) 男 工程师 主要从事工业自动化系统设计及软件编程工作。
本文关键字：ABB变频器 设计参考，变频技术 - 设计参考
