1336 IMPACT變頻器在4#板坯連鑄機(jī)中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2019-08-02 10:17:35來源：
1336 IMPACT變頻器在4#板坯連鑄機(jī)中的應(yīng)用
1.概述
板坯連鑄機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)連鑄機(jī)相比,以其高拉速、高作業(yè)率、高質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)，近幾年在國(guó)內(nèi)得以較快的發(fā)展。我國(guó)板坯連鑄機(jī)應(yīng)用始于20世紀(jì)90年代，在板坯連鑄機(jī)控制領(lǐng)域經(jīng)過多年的實(shí)踐總結(jié)出許多的成功經(jīng)驗(yàn)。萊鋼4#板坯連鑄機(jī)是H型鋼生產(chǎn)的前道工序，其產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量直接關(guān)系后道工序H型鋼產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。4#板坯連鑄機(jī)的結(jié)晶器振動(dòng)和拉矯機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。結(jié)合4#板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)和拉矯機(jī)的工藝特性，選用高性能、超低噪聲的1336IMPACT變頻器。
2.1336IMPACT變頻器特性
連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)裝置和拉矯機(jī)是連鑄機(jī)的主體設(shè)備，傳動(dòng)控制水平要求高，也是直接影響連鑄機(jī)的生產(chǎn)作業(yè)率和產(chǎn)品質(zhì)量。隨著交流變頻技術(shù)的日益完善，連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)裝置和拉矯機(jī)應(yīng)用變頻技術(shù)已是一種必然趨勢(shì)。因1336IMPACT變頻器具有高的性能、超低噪聲等特性，具有分開獨(dú)立控制電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩的已確認(rèn)了的獨(dú)特的能力，使1336 IMPACT變頻器在零速時(shí)仍能產(chǎn)生滿轉(zhuǎn)矩。其與通用變頻器相比具有一下特點(diǎn)：
①采用FORCE技術(shù)，F(xiàn)ORCE技術(shù)集中關(guān)注控制結(jié)果（即轉(zhuǎn)矩控制、磁通控制），并對(duì)電動(dòng)機(jī)輸入端參數(shù)進(jìn)行控制，以得到此結(jié)果。
②像直流電動(dòng)機(jī)一樣，可獨(dú)立控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通。
③在安全調(diào)速范圍內(nèi)可直接控制轉(zhuǎn)矩，包括超過額定工作轉(zhuǎn)速的時(shí)刻。
④無需依賴復(fù)雜的電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型，可精確控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通。
⑤減少了因沖擊負(fù)載或需要大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等應(yīng)用而引起的脫扣狀態(tài)。以提高速度和轉(zhuǎn)矩性能。
⑥獲專利的電流調(diào)節(jié)器，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的真正控制。
⑦簡(jiǎn)便的驅(qū)動(dòng)程序可保證快速啟動(dòng)，并使用電動(dòng)機(jī)銘牌上的參數(shù)快速地自整定速度和轉(zhuǎn)矩環(huán)。
⑧無編碼器的磁場(chǎng)定向控制。
⑨使用SCANport協(xié)議，為編程設(shè)備提供統(tǒng)一接口。
⑩內(nèi)置過程微調(diào)控制器。
1336 IMPACT變頻器是為簡(jiǎn)化安裝和操作而設(shè)計(jì)的。但它仍有較復(fù)雜的變頻器的特性?？焖匐妱?dòng)機(jī)整定步驟，讓操作者通過菜單一步步輸入簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)參數(shù)。而其余所需參數(shù)則可自動(dòng)輸入。這樣就不需輸入復(fù)雜的電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)信息了。可組態(tài)的模擬器，數(shù)字量和各種通信模塊的控制方式，讓用戶有多種選擇。
使用了FORCE技術(shù)的1336 IMPACT變頻器，提供了某些要求很高的拖動(dòng)應(yīng)用所需的精確的電動(dòng)機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩控制，而通常這些應(yīng)用多數(shù)只適宜使用直流調(diào)速器，F(xiàn)ORCE技術(shù)是A-B獲專利的磁場(chǎng)定向控制方法，具有分開獨(dú)立控制電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩的已確認(rèn)了的獨(dú)特的能力，使1336 IMPACT變頻器在零速時(shí)仍能產(chǎn)生滿轉(zhuǎn)矩。FORCE技術(shù)，原本是為定做的拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，現(xiàn)在在一個(gè)單獨(dú)、緊湊、簡(jiǎn)單易用的機(jī)箱內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)。
1336 IMPACT變頻器采用FORCE技術(shù)磁場(chǎng)定向控制專利技術(shù)，可獨(dú)立控制交流電動(dòng)機(jī)的磁通量和轉(zhuǎn)矩電流來實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)矩和功率控制，F(xiàn)ORCE技術(shù)采用了專利型的，寬頻的電流調(diào)節(jié)器技術(shù)，加上自適用的控制器，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)的磁通量和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行分離和控制，這就是FORCE技術(shù)與其它的矢量控制技術(shù)的根本區(qū)別?？色@得交流電動(dòng)機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩的卓越控制性能。FORCE技術(shù)是使交流電動(dòng)機(jī)真正獲得“類似直流調(diào)速”性能的世界比較先進(jìn)的變頻技術(shù)。
FORCE技術(shù)的無編碼反饋控制技術(shù)，使標(biāo)準(zhǔn)的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍提高到120：1。速度/轉(zhuǎn)矩性能的改進(jìn)，使變頻器應(yīng)用范圍更廣泛。并具有大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因而能適用通常是由直流電動(dòng)機(jī)控制的應(yīng)用場(chǎng)合 。
3.結(jié)晶器振動(dòng)和拉矯機(jī)控制系統(tǒng)
板坯連鑄機(jī)的控制系統(tǒng)由4臺(tái)AB公司PLC-5系列PLC構(gòu)成(板坯連鑄機(jī)為3流，每鑄流由一臺(tái)PLC-5實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制,公用設(shè)備由一臺(tái)PLC-5控制),采用DH-485數(shù)據(jù)鏈路，其具有如下功能：
?、倏芍С?2個(gè)設(shè)備的相互連接；多主機(jī)功能；令牌(TOKEN)傳遞訪問控制：不間斷可增加或刪除鏈路節(jié)點(diǎn)的功能：鏈路的比較大長(zhǎng)度為4000英尺
②DH-485數(shù)據(jù)鏈路以“菊花鏈”的形式將每臺(tái)PLC連接到各個(gè)鏈路藕合器，再通過鏈路藕合器與編程站聯(lián)系，控制系統(tǒng)鏈路連接方式。
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3.1結(jié)晶器振動(dòng)控制系統(tǒng)
由變頻器構(gòu)成的結(jié)晶器振動(dòng)交流調(diào)速系統(tǒng),有兩種操作方式,一是在操作臺(tái)上手動(dòng)操作,二是由PLC的全自動(dòng)操作.在控制室的操作臺(tái)上實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)選擇,手動(dòng)時(shí)可在操作臺(tái)上實(shí)現(xiàn)振動(dòng)裝置的振動(dòng)頻率(電動(dòng)機(jī)速度)手動(dòng)給定,在操作平臺(tái)的機(jī)旁控制箱上可以控制電動(dòng)機(jī)的起停。這種方式是為檢修、調(diào)試設(shè)備時(shí)設(shè)置的，而連鑄機(jī)正常生產(chǎn)是選擇自動(dòng)方式，此時(shí)振動(dòng)電動(dòng)機(jī)隨著拉矯機(jī)的起停而自動(dòng)起停，結(jié)晶器的振動(dòng)頻率是根據(jù)拉矯機(jī)速度線性變化，其線性關(guān)系有連鑄工藝給定。
3.2拉矯機(jī)的控制系統(tǒng)
拉矯機(jī)控制系統(tǒng)主要擔(dān)負(fù)著拉矯機(jī)的送引錠、啟動(dòng)、拉坯、停止的速度調(diào)節(jié)，拉矯一、二輥的壓下和抬起功能，其操作權(quán)在控制室的操作臺(tái)上，選擇手動(dòng)只能實(shí)現(xiàn)拉矯機(jī)的點(diǎn)動(dòng)操作，拉矯機(jī)以預(yù)先在變頻器上設(shè)定的速度值向上或向下慢速運(yùn)行。而自動(dòng)操作時(shí)，PLC根據(jù)設(shè)定的工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)拉矯機(jī)在送引錠時(shí)快速加速至額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，在整個(gè)拉坯過程變頻器根據(jù)來自PLC的給定值，實(shí)現(xiàn)速度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，以保證其拉坯速度運(yùn)行在工藝的給定參數(shù)值上，以此實(shí)現(xiàn)連鑄生產(chǎn)過程的全自動(dòng)控制。
4.加減速參數(shù)的設(shè)定
拉矯機(jī)及結(jié)晶器振動(dòng)系統(tǒng)一般要求快速啟動(dòng),如果tqg的值太大就不能滿足啟動(dòng)速度的要求,就需要加大MD,這就是要求增加電動(dòng)機(jī)的容量,變頻器的容量也相應(yīng)也要增大,若減速時(shí)間縮短,要在變頻器外部配置再生制動(dòng)組件,使系統(tǒng)的性能價(jià)格比下降。故系統(tǒng)的加減速時(shí)間是系統(tǒng)的重要參數(shù)。
4.1加速時(shí)間的設(shè)定
變頻器的加速時(shí)間是指系統(tǒng)的頻率從0上升到50Hz所需要的時(shí)間,即是電動(dòng)機(jī)從零速上升到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間,電動(dòng)機(jī)從零速升高到工作速度ng所需的時(shí)間tqg按下式計(jì)算：
tqg=GD2ng/375(MD-Mj)
式中：MD
板坯連鑄機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)連鑄機(jī)相比,以其高拉速、高作業(yè)率、高質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)，近幾年在國(guó)內(nèi)得以較快的發(fā)展。我國(guó)板坯連鑄機(jī)應(yīng)用始于20世紀(jì)90年代，在板坯連鑄機(jī)控制領(lǐng)域經(jīng)過多年的實(shí)踐總結(jié)出許多的成功經(jīng)驗(yàn)。萊鋼4#板坯連鑄機(jī)是H型鋼生產(chǎn)的前道工序，其產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量直接關(guān)系后道工序H型鋼產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。4#板坯連鑄機(jī)的結(jié)晶器振動(dòng)和拉矯機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。結(jié)合4#板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)和拉矯機(jī)的工藝特性，選用高性能、超低噪聲的1336IMPACT變頻器。
2.1336IMPACT變頻器特性
連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)裝置和拉矯機(jī)是連鑄機(jī)的主體設(shè)備，傳動(dòng)控制水平要求高，也是直接影響連鑄機(jī)的生產(chǎn)作業(yè)率和產(chǎn)品質(zhì)量。隨著交流變頻技術(shù)的日益完善，連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)裝置和拉矯機(jī)應(yīng)用變頻技術(shù)已是一種必然趨勢(shì)。因1336IMPACT變頻器具有高的性能、超低噪聲等特性，具有分開獨(dú)立控制電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩的已確認(rèn)了的獨(dú)特的能力，使1336 IMPACT變頻器在零速時(shí)仍能產(chǎn)生滿轉(zhuǎn)矩。其與通用變頻器相比具有一下特點(diǎn)：
①采用FORCE技術(shù)，F(xiàn)ORCE技術(shù)集中關(guān)注控制結(jié)果（即轉(zhuǎn)矩控制、磁通控制），并對(duì)電動(dòng)機(jī)輸入端參數(shù)進(jìn)行控制，以得到此結(jié)果。
②像直流電動(dòng)機(jī)一樣，可獨(dú)立控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通。
③在安全調(diào)速范圍內(nèi)可直接控制轉(zhuǎn)矩，包括超過額定工作轉(zhuǎn)速的時(shí)刻。
④無需依賴復(fù)雜的電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型，可精確控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通。
⑤減少了因沖擊負(fù)載或需要大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等應(yīng)用而引起的脫扣狀態(tài)。以提高速度和轉(zhuǎn)矩性能。
⑥獲專利的電流調(diào)節(jié)器，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的真正控制。
⑦簡(jiǎn)便的驅(qū)動(dòng)程序可保證快速啟動(dòng)，并使用電動(dòng)機(jī)銘牌上的參數(shù)快速地自整定速度和轉(zhuǎn)矩環(huán)。
⑧無編碼器的磁場(chǎng)定向控制。
⑨使用SCANport協(xié)議，為編程設(shè)備提供統(tǒng)一接口。
⑩內(nèi)置過程微調(diào)控制器。
1336 IMPACT變頻器是為簡(jiǎn)化安裝和操作而設(shè)計(jì)的。但它仍有較復(fù)雜的變頻器的特性?？焖匐妱?dòng)機(jī)整定步驟，讓操作者通過菜單一步步輸入簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)參數(shù)。而其余所需參數(shù)則可自動(dòng)輸入。這樣就不需輸入復(fù)雜的電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)信息了。可組態(tài)的模擬器，數(shù)字量和各種通信模塊的控制方式，讓用戶有多種選擇。
使用了FORCE技術(shù)的1336 IMPACT變頻器，提供了某些要求很高的拖動(dòng)應(yīng)用所需的精確的電動(dòng)機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩控制，而通常這些應(yīng)用多數(shù)只適宜使用直流調(diào)速器，F(xiàn)ORCE技術(shù)是A-B獲專利的磁場(chǎng)定向控制方法，具有分開獨(dú)立控制電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩的已確認(rèn)了的獨(dú)特的能力，使1336 IMPACT變頻器在零速時(shí)仍能產(chǎn)生滿轉(zhuǎn)矩。FORCE技術(shù)，原本是為定做的拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，現(xiàn)在在一個(gè)單獨(dú)、緊湊、簡(jiǎn)單易用的機(jī)箱內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)。
1336 IMPACT變頻器采用FORCE技術(shù)磁場(chǎng)定向控制專利技術(shù)，可獨(dú)立控制交流電動(dòng)機(jī)的磁通量和轉(zhuǎn)矩電流來實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)矩和功率控制，F(xiàn)ORCE技術(shù)采用了專利型的，寬頻的電流調(diào)節(jié)器技術(shù)，加上自適用的控制器，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)的磁通量和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行分離和控制，這就是FORCE技術(shù)與其它的矢量控制技術(shù)的根本區(qū)別?？色@得交流電動(dòng)機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩的卓越控制性能。FORCE技術(shù)是使交流電動(dòng)機(jī)真正獲得“類似直流調(diào)速”性能的世界比較先進(jìn)的變頻技術(shù)。
FORCE技術(shù)的無編碼反饋控制技術(shù)，使標(biāo)準(zhǔn)的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍提高到120：1。速度/轉(zhuǎn)矩性能的改進(jìn)，使變頻器應(yīng)用范圍更廣泛。并具有大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因而能適用通常是由直流電動(dòng)機(jī)控制的應(yīng)用場(chǎng)合 。
3.結(jié)晶器振動(dòng)和拉矯機(jī)控制系統(tǒng)
板坯連鑄機(jī)的控制系統(tǒng)由4臺(tái)AB公司PLC-5系列PLC構(gòu)成(板坯連鑄機(jī)為3流，每鑄流由一臺(tái)PLC-5實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制,公用設(shè)備由一臺(tái)PLC-5控制),采用DH-485數(shù)據(jù)鏈路，其具有如下功能：
?、倏芍С?2個(gè)設(shè)備的相互連接；多主機(jī)功能；令牌(TOKEN)傳遞訪問控制：不間斷可增加或刪除鏈路節(jié)點(diǎn)的功能：鏈路的比較大長(zhǎng)度為4000英尺
②DH-485數(shù)據(jù)鏈路以“菊花鏈”的形式將每臺(tái)PLC連接到各個(gè)鏈路藕合器，再通過鏈路藕合器與編程站聯(lián)系，控制系統(tǒng)鏈路連接方式。
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3.1結(jié)晶器振動(dòng)控制系統(tǒng)
由變頻器構(gòu)成的結(jié)晶器振動(dòng)交流調(diào)速系統(tǒng),有兩種操作方式,一是在操作臺(tái)上手動(dòng)操作,二是由PLC的全自動(dòng)操作.在控制室的操作臺(tái)上實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)選擇,手動(dòng)時(shí)可在操作臺(tái)上實(shí)現(xiàn)振動(dòng)裝置的振動(dòng)頻率(電動(dòng)機(jī)速度)手動(dòng)給定,在操作平臺(tái)的機(jī)旁控制箱上可以控制電動(dòng)機(jī)的起停。這種方式是為檢修、調(diào)試設(shè)備時(shí)設(shè)置的，而連鑄機(jī)正常生產(chǎn)是選擇自動(dòng)方式，此時(shí)振動(dòng)電動(dòng)機(jī)隨著拉矯機(jī)的起停而自動(dòng)起停，結(jié)晶器的振動(dòng)頻率是根據(jù)拉矯機(jī)速度線性變化，其線性關(guān)系有連鑄工藝給定。
3.2拉矯機(jī)的控制系統(tǒng)
拉矯機(jī)控制系統(tǒng)主要擔(dān)負(fù)著拉矯機(jī)的送引錠、啟動(dòng)、拉坯、停止的速度調(diào)節(jié)，拉矯一、二輥的壓下和抬起功能，其操作權(quán)在控制室的操作臺(tái)上，選擇手動(dòng)只能實(shí)現(xiàn)拉矯機(jī)的點(diǎn)動(dòng)操作，拉矯機(jī)以預(yù)先在變頻器上設(shè)定的速度值向上或向下慢速運(yùn)行。而自動(dòng)操作時(shí)，PLC根據(jù)設(shè)定的工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)拉矯機(jī)在送引錠時(shí)快速加速至額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，在整個(gè)拉坯過程變頻器根據(jù)來自PLC的給定值，實(shí)現(xiàn)速度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，以保證其拉坯速度運(yùn)行在工藝的給定參數(shù)值上，以此實(shí)現(xiàn)連鑄生產(chǎn)過程的全自動(dòng)控制。
4.加減速參數(shù)的設(shè)定
拉矯機(jī)及結(jié)晶器振動(dòng)系統(tǒng)一般要求快速啟動(dòng),如果tqg的值太大就不能滿足啟動(dòng)速度的要求,就需要加大MD,這就是要求增加電動(dòng)機(jī)的容量,變頻器的容量也相應(yīng)也要增大,若減速時(shí)間縮短,要在變頻器外部配置再生制動(dòng)組件,使系統(tǒng)的性能價(jià)格比下降。故系統(tǒng)的加減速時(shí)間是系統(tǒng)的重要參數(shù)。
4.1加速時(shí)間的設(shè)定
變頻器的加速時(shí)間是指系統(tǒng)的頻率從0上升到50Hz所需要的時(shí)間,即是電動(dòng)機(jī)從零速上升到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間,電動(dòng)機(jī)從零速升高到工作速度ng所需的時(shí)間tqg按下式計(jì)算：
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式中：MD