6RA24直流调速器在轧钢厂中的运用
何杜娟
摘要：本文介绍了SIMOREG K 6RA24的构成及直流调速原理，它通过Profibus-DP总线与GE9070PLC通讯，完成参数设定与数据采集，组成连轧自动控制系统，实现恒速轧制。 关键词：总线 ,直流调速, 数据采集
6RA24 Direct current timing adjuster used in steel rolling factory
Abstract：This paper introduced the composing of SIMOREG K 6RA24 and its direct current timing theory,It communicated with GE9070PLC via Profibus-DP bus,It completed the parameter enactment and data collection,That made up of the continue rolling autocontrol system,The system achieved constant rate rolling.
Key words：bus, Direct current timing, Data Acquisition 一、 引言
东钢轧钢厂原轧制水平年产10万吨，装备水平落后，开坯轧机为三架三列式650，仅为二轧开坯，生产品种单一，产量极少。随着现场控制技术和网络技术及计算机技术的发展，该厂引进半连轧自动控制系统，650改为一列9道次轧机，粗轧机为550两架和400轧机两架；精轧机组：350轧机4架，300轧机4架。
轧机轧钢时空载与带负载要求转速恒定不变，这关系到产品质量，并且不同钢种要设定不同轧速。要满足这个要求，我们驱动装置采用SIMOREG K 6RA24直流调速装置，采用转速负反馈和电流负反馈，实现了转速无静差精确控制，采用调电压调速，可设不同的给定速度实现不同品种不同轧速，大大提高了产品质量与生产能力。 一、 直流调速系统硬件设计
1)调速装置改装的SIMOREG K 6RA24，其组成如下： C98043-A1601触发和功率单元板
C98043-A1630软件板，实现通讯功能。 C98043-A1600电子板
C98043-A1605过电压抑制电路板 2)GE9070PLC配置如下：
Cpu-CPX772 float 512KB
CMM711 CMM两块，以SNP通讯方式，接口标准RS485，通讯速率19200BPS IC697 BEM731 GBC1总线模块一块 组成GENIUS网络，有4个子站连接。 IC697MDL653数字量输入模块一块 IC697MDL753数字量输出模块一块 IC697ALG230模拟量输入模块一块
PFB VME 5136模块一块，以Profibus-DP方式与调速装置6RA24通讯，完成传动速度设定和控制字的发送。
转速反馈信号采集用光电码盘，用5V电源，与电机同轴。 电流负反馈采用电二级交流电流互感器,变比为1500:1。 二、 6RA24直流调速原理及功能 1） 转速转换实现
我们电机是直流电机Z560，最大转速1200rpm。
轧机电机转速给定值（N）=VL*I*600*16384/（π*D*1200） VL----轧机线速度设定（MM/秒）
I-------传动减速比（延伸率） π-----3.14159
D------轧机工作辊径
根据不同规格钢种输入不同工作辊径和设定未架轧速，在GEPLC程序中据机架间的延伸率自动计算连轧各架轧机的给定线速度，即可完成整个连轧系统速度的设定，当然可据实际轧制情况，手动调节手调系数来修正延伸率，防止轧机间出现堆拉钢现象。 2) 直流调速方式：
直流电机转速特性方程为：
n=Ud0/Ce￠e- R∑M/Ce￠eCm￠e
M－电磁转矩
调速方式有，电枢回路串电阻、弱磁升速、调电压调速等。
调压调速具有转速调节平滑稳定的特性，而且调速范围宽。电枢回路串电阻调速性能不稳定，改变磁通只能减少磁通量（因为满磁后已达饱合）其调速只能调节在额定转速以上。
据这些特点，为了实现不同钢种规格不同速度恒定轧制，且要获得平稳而调速范围宽，我们采用在基速（电机额定转速496RPM）以下采用调压调速，在基速以上采用弱磁升速。 3) 恒速轧制原理
本厂采用转速负反馈和电流负反馈调速系统，且双环采用PID调节器，进行无静差调节控制。。
转速测速采用光电码盘测速，电流负反馈元件采用二级电流互感器。 它的调速原理图如下：
其传递函数框图如下：
由传递函数框图得转速与电流反馈双环系统的静特性方程： n=UgdKnKiKv/Ce - Id KfiKiKv/Ce - IdR∑/Ce 1+KfnKnKiKv/Ce 1+KfnKnKiKv/Ce 1+KfnKnKiKv/Ce Kn,Ki很大，有1+KfnKnKiKv/Ce≈KfnKnKiKv/Ce 则n=Ugd/Kfn - IdKfi/KfnKn- IdR∑/KfnKnKiKv 转速n曲线如下：
nn0Id
可见在转速调节器没有饱和时，系统具有很硬的机械特性。 a)电流环动态调节过程
电流环对其内的主回路的有抗干扰的作用，对负载变化有快速反应，而不影响转速环，使系统稳定运行。
电枢电流Id波动的调节过程： 电流Id上升 Ufi上升 ε偏差=Ugi-Ufi下降 Uk下降 电枢端电压Udo下降 Id下降 Id恢复原值 Id下降 Ufi下降 ε偏差=Ugi-Ufi上升 Uk上升 电枢端电压Udo上升 Id上升 Id恢复原值
外界IL干扰以及影响IL的因素，在电流内环的快速自动调节，使其不影响转速环的转速波动，大大提高了系统的稳定性。 b)转速环动态调节过程：
在生产过中，轧机由空载转为带负载轧钢时的转速动态调节过程：
转速n下降 Ufn下降 ε偏差=Ugd-Ufn上升 电流环给定Ugi增大 Uk增大 整流装置触发角减少 电枢端电压Udo增大 转速n增大
由上可知负载波动在转速环的调节作用下，将维持转速恒定，实现转速无静差控制，抗干扰性能好，负载大小的变化，转速环将自动调节电枢Udo来使转速恒定。转速波动控制在正负5转/分以内，大大提高了轧钢钢材的质量。 4）调速器参数设定：
首先输入电机铭牌参数：电机额定电流，额定电压，额定励磁电流，额定励磁电压等。再在调速器中设置励磁方式，我们设停机励磁，设置调速器电流极限，实现电机电枢过电流保护停机，启用报警功能。
测速码盘设置：在6Ra24中设置码盘计数方式，一周的脉冲数，电源等级。 最后进行系统优化
6RA24全数字直流调数器的双环系统是PID调节器，是无静差调节器，其PID参数可按一定的操作步骤，分别进行电枢和励磁前馈控制和电流控制优化，速度调节器优化。 三、 通讯网络
6RA24通过C98043-A1630软件板以Profibus-DP总线方式与GE9070PLC的PROFIBUS接口卡（PFB VME5136）通讯，以主从广播方式，以双绞线作为通讯介质，通讯速率9600波特，完成速度设定及控制字发送，同时把实时电流与转速上传给GE9070PLC。 四、 投入效果分析
投入自动调速控制装置6RA24以来，实现了无静差速度控制，提高了速度控制精度，
也增加了调速范围，性能稳定可靠，提高了生产自动化程度，增强了生产能力。投入以来效益很好。 参考文献
《电机与拖动基础》李发海主编，王岩主编 广播电视大学出版社 1998年 《场总线技术及应用》 阳宪惠主编，清华大学出版社,1999.1 《过程控制》 金以彗，清华大学出版社，1998.1 《自动控制原理与系统》孔凡才，机械工业出版社，1987
《电力拖动直流调速系统》张世铭 王振，华中理工大学出版社
