時元海，李斌，周東，黃波

（萊鋼銀山型鋼板帶廠，山東 萊蕪 271104）

1 500mm寬帶粗軋軋機負荷平衡控制功能

時元海，李斌，周東，黃波

（萊鋼銀山型鋼板帶廠，山東 萊蕪 271104）

介紹了一種解決軋制系統(tǒng)負荷不平衡的控制方法。針對萊鋼1 500mm寬帶粗軋主機上下輥電機電流差值大現(xiàn)象，利用SIMADYN D全數(shù)字32位機矢量控制交交變頻控制調(diào)速系統(tǒng)，在STRUC G程序中建立負荷平衡控制模型，實現(xiàn)了負荷平衡控制功能。使系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，控制精度高，速度響應快，能更好地滿足生產(chǎn)工藝的要求。

矢量控制；交交變頻；負荷平衡

1 引言

萊鋼1 500mm寬帶粗軋主機上下輥主傳動控制部分采用由SIEMENS公司整柜引進的SIMADYN D全數(shù)字32位機矢量控制交交變頻控制調(diào)速系統(tǒng)，功率部分和檢測回路采用國產(chǎn)配套，主回路的單線圖見圖1。

空負荷試車、參數(shù)優(yōu)化及軟件功能調(diào)試后，帶載運行時，軋機咬入帶鋼后，上下輥電機的電流差比較大（最大可達3 000A），上下輥電機的負荷分配不平衡，影響到粗軋機的軋制板型和成材率。

SIMADYN D是一種可由用戶自由組態(tài)的多處理器多任務的全數(shù)字控制系統(tǒng)。尤其適用于要求動態(tài)特性高、控制要求高的傳動及自動化系統(tǒng)，因為它能夠完成快速的開閉環(huán)控制和數(shù)學運算。粗軋機負荷平衡控制是在SIMADYN D控制系統(tǒng)中，增加了新的功能包LOAD，實現(xiàn)了粗軋機的負荷平衡控制。

圖1 R1主傳動系統(tǒng)單線圖Fig.1 Single line diagram of R1main drive system

2 系統(tǒng)概述

萊鋼1 500mm粗軋主機為四輥可逆式軋機，上下輥單獨傳動。電機為交交變頻同步電動機，電機功率6 000kW，額定電壓1 650V，額定電流2 256.7 A，轉(zhuǎn)速50／100r／min?？刂撇糠植捎肧IEMENS公司整柜引進的SIMADYN D全數(shù)字控制系統(tǒng)，64位處理器，交交變頻矢量控制調(diào)速系統(tǒng)。

SIMADYN D控制系統(tǒng)是一種硬件可自由配置，模塊化編程的全數(shù)字控制系統(tǒng)，特別適用于控制要求高的交直流調(diào)速系統(tǒng)。它能進行快速的開閉環(huán)控制和運算操作，同時也能實現(xiàn)快速的通訊。SIMADYN D包括硬件和軟件兩大部分：硬件由CPU模板、工藝控制板、通訊板、I／O擴展板、通訊緩沖板、程序存儲卡、接口模板等組成；軟件由用戶程序、系統(tǒng)程序和調(diào)試服務程序IBS組成。用戶程序有兩種編寫方式：STRUC G和STRUC L方式。STRUC G是一種圖形化的編程方式，STRUC L是由語句表的編程方式。系統(tǒng)程序是在UNIX操作系統(tǒng)下運行。1 500mm寬帶主傳動程序采用STRUC G形式編程。通過STURC G圖形化的編程工具編寫負荷平衡控制功能包，并建立電機模型，利用負荷平衡功能包LOADB實現(xiàn)粗軋主電機上下輥的負荷平衡，實現(xiàn)檢測上下輥電機負載轉(zhuǎn)矩差，微調(diào)電機的轉(zhuǎn)速，達到電流偏差在一個較小的范圍內(nèi)，使上下輥電機負荷趨于平衡。

3 主要技術要點及結論

本控制功能主要針對粗軋上下輥主傳動的負載轉(zhuǎn)矩電流偏差大的現(xiàn)象，充分利用SIMADYN D全數(shù)字32位矢量控制交交變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，在STRUC G程序中使用負荷平衡功能包，解決負荷不平衡的問題。

圖2為粗軋機架示意圖，R1上下電機分別帶動上下工作輥，R1水平軋機一般軋制3到5個道次，將板坯軋制成精軋所需厚度的中間板坯。

圖2 粗軋機架示意圖Fig.2 The schematic of roughing mill

通過對粗軋趨勢圖觀察發(fā)現(xiàn)，在每一個道次的穩(wěn)速軋制過程中，負載電流偏差較大。負載電流差值較大，則說明上下電機的速度不同步，存在速度差，導致上下電機的負荷不平衡。

依據(jù)現(xiàn)有條件，在不增加硬件并充分利用SIMADYN D的控制功能的前提下，利用負荷平衡控制功能包實現(xiàn)上下輥電機的負荷平衡。

由于工藝上的要求，粗軋過程中，在板坯的頭部必須有“雪橇板”特性。當粗軋機咬入負載后，由一級自動化為傳動系統(tǒng)提供咬鋼信號，傳動系統(tǒng)開始計算板坯的頭部長度，頭長計算的系統(tǒng)框圖見圖3。圖3中，nist為速度實際值，來自測速編碼器；D為軋輥直徑。當雪橇板長度到后，開始投入負荷平衡功能。負荷平衡的控制見圖4。

圖3 頭長計算Fig.3 The calculation of head length

圖4 負荷平衡控制Fig.4 The load balance control

圖4中的PI調(diào)節(jié)器就是負荷平衡調(diào)節(jié)器，輸入為上下輥電機的轉(zhuǎn)矩差值。當上下輥電機的轉(zhuǎn)矩差值大于一點的閥值后，負荷平衡調(diào)節(jié)器開始工作。負荷平衡調(diào)節(jié)器的輸出作為下輥電機速度設定值的微調(diào)量。為了防止上下輥電機間的速度偏差過大，將負荷平衡的輸出限制在20%以內(nèi)。

萊鋼1 500mm寬帶鋼粗軋主機R1實施了負荷平衡控制后，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，負荷均勻平衡，控制精度高，速度響應快，故障率低，維護方便快捷，各項指標更好地滿足生產(chǎn)工藝的需要。

［1］ 天津電氣傳動設計研究所.電氣傳動自動化技術手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2005.

［2］ 陳伯時.電力拖動自動控制［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2000.

修改稿日期：2010-10-20

Load Balancing Control of 1 500mm Broadband Roughing Mill

SHI Yuan-hai，LI Bin，ZHOU Dong，HUANG Bo

（LaiwuSteelPlateFactoryYinshan，Laiwu271104，Shandong，China）

A method to solve load imbalance in roll system was described.Aiming at the big difference motor current in the 1 500mm Laigang broadband for roughing up and down roller host，the SIMADYN D all-digital 32-bit machine vector control speed cycloconverter control system was used to set up STRUC G load balancing process control model，develop and improve the load balancing control functions to solve the load imbalance.The system is stable and reliable，has high control precision and fast response speed，can meet the process requirements better.

vector control；cycloconverter；load balancing

TM921.4

A

時元海（1971-），男，碩士，高級工程師，Email：lgshiyuanhai＠yahoo.cn

2010-06-02