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基于ABB 控制系统和传动的带钢处理线

供稿:seleme 2005/10/13 11:00:00

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一、引言  随着冶金工业连续化和大型化的不断发展,为提高作业效率,减少故障率、节能降耗,改善产品的质量,生产国民经济发展急需的新品种,许多环节都已非人力所能及,自动化系统已经成为冶金工业不可或缺的关键设备,成为生产力的要素之一。自动化系统中包括上位机、执行机构、调速设备、通讯网络等,控制系统的精密、可靠、高速控制是关键。本系统采用ABB 上位机和PLC,通讯网络并用光纤通讯和PROFIBUS-DP。二、设备结构(见图1)

图1
图1
1. 主传动设备:
  (1)1#开卷机(2)2#开卷机(3)1#张力辊(4)3#张力辊(5)入口活套(6)2#张力辊(7)4#张力辊(8)锌锅(9)冷却塔(10)5#张力辊(11)拉矫机(12)6#张力辊(13)出口活套(14)7#张力辊(15)卷取机2.辅助传动设备及功能:  (1)空气压缩机(2)液压站(3)工艺前处理(4)工艺后处理(5)缝合机(6)上料小车和卸料小车(7)纠偏与对中(8)退火炉3. 控制设备:  本生产线传动控制设备用ACS800MultiDrive 产品,由整流单元、逆变单元、辅助电源单元和控制单元组成:  (1) 整流单元:ABB 整流单元分为ISU(IGBT Supply Unit)、TSU (Thyristor Supply Unit)和DSU(Diode Supply Unit)三种类,其中ISU 和TSU 整流单元用于有能量回馈的传动系统,它将三相交流电压整流为直流电压。可控硅整流单元由两个反并联连接的6 脉波可控硅桥组成。它具有向电网回馈能量的功能,在制动能量很大的应用中具有可观的节电效果。  (2) 逆变单元:采用基于DTC 技术的ACS800-107 逆变模块,其I/O 板可以包括在电机风机、电机温度监测和控制功能,可以自定义编程,大大减少了控制回路繁琐的连锁关系和节省了PLC I/O 和A/O 点。  (3) 控制单元:由ABB AC800 控制器做主站,担任整条生产线运行与管理,其他开卷段、工艺段、矫直机段、收卷段分别设立操作站,担任速度、张力、温度等参数的设定和监测。  (4) 辅助电源单元:给控制系统、传动单元和辅助设备提供工作电源。三、系统控制1.综合自动化(见图2):
上位机、1#控制器(PLC1)、2#控制器(PLC2)、开卷段工作站、锌锅工作站、矫直机工作站、卷曲机工作站和7 个对中控纠偏控制器组成。
  (1)上位机用于整个生产线的监测和控制的一级站。
  (2)PLC 控制器按着设备的位置分成:1#控制器和2#控制器;1#控制器主要监控锌锅之前的传动点和其他的I/O、A/O 点;2#控制器;主要监控锌锅之后的传动点和其他的I/O、A/O 点。
  (3)四个工作站分别负责各个段速度、张力、温度和开关量等参数的设置和监测,属于操作站。
  (4) 矫直机主传动由四台电机组成,板材处理生产线上,矫直机控制要求很高,需要高精度的张力和速度达到目的,本生产线上采用了负载分配控制技术。
  (5) 纠偏与对中:带钢传送过程中的中心线的偏心由对中系统和纠偏系统控制,对中和纠偏装置的高精度伺服液压阀通过参考给定值和探测器检测值形成闭环,误差范围控制到0.1%之内.2.通讯网络:
  模块之间主从关系采用光纤通讯;工作站与工作站、工作站和上位机之间采用PROFIBUS-DP 网络。3.传动系统:
  传动装置的精确控制基于ABB 独有的DTC 控制技术,可以达到低转速高转矩的效果。4.安全急停:
  采用安全停车方式1,即拍完急停按钮后电机按设定的方式(斜坡停车和转矩限制)停车,主开关按设定时间后断开(一般100s),并且所有操作台的急停按钮串联在控制回路。
图2
图2
四、总结:  带钢处理线控制涉及到以下几个方面的问题:恒张力控制、张力辊负荷的分配、带材的恒速运行等;而控制的关键在于钢带表面张力的控制,张力控制方法分为直接张力(带张力检测传感器)控制和间接张力(没有张力传感器)控制,本系统采用间接张力控制方案,因为开卷机(卷曲机)充套(吃套)时的线速比平时线速高1.5 倍,所以间接张力控制时应该补偿动态转矩、空载转矩等,这样才能达到准确稳定运行的目的。根据传动单元和机械设备的具体设计数据,本处理线线速度可以达到200m/min。

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