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A520（張力控制專用變頻器）在可逆冷軋機上的應用方案

來源： 湖南眾業源電氣有限公司 日期：2019-11-15 15:59:43 點擊：3305 屬于：行業案例

A520（張力控制專用變頻器）在可逆冷軋機上的應用方案

一、引言
冷軋機是在“再結晶”溫度（包括常溫）下將一定厚度的鋼板軋成目標厚度的設備。傳統的冷軋機都是用力矩電機和直流電機來控制的。眾所周知，由于結構上的原因，直流電動機存在以下缺點：（1）需要定期更換電刷和換向器，維護保養困難，壽命較短；（2）結構復雜，難以制造出大容量、高轉速和高電壓的直流電動機。隨著電力電子技術、控制技術的發展，高性能矢量變頻器的出現，變頻器在冷軋機上的應用日益廣泛。下面闡述A500 在可逆軋機上的應用。
二、可逆冷軋機的工藝流程
可逆冷軋機主要由以下幾個部分構成：主驅動電機、放卷電機、收卷電機構成。軋機的工作過程為：主驅動電機牽引帶鋼從輪轂縫中穿過，通過下壓電機或液壓系統對棍系產生壓力，從而使帶鋼產生形變，使出口的帶鋼變薄，左右收放卷電機產生足夠的延伸應力（張力）以繃緊鋼帶。系統啟動后，收放卷電機以設定的張力在主驅動電機的帶動下運動，為了不使鋼帶“松弛”或“拉斷”，必須確保系統中每一點鋼帶的線速度（秒流量）都相等，即張力恒定。鋼帶每次放完收滿以后，通過外部開關實現收、放卷切換。即：放卷切換成收卷，收卷切換成放卷，如此循環直至鋼帶軋成目標厚度。

三、控制原理
某軋鋼廠主驅動電機285Kw(配A500-315G型變頻器)，放卷電機155Kw（配A520-160G 型變頻器），收卷電機 155Kw （配A520-160G 型變頻器）。主驅動變頻器采用開環矢量控制，通過外接電位器來調速。收/放卷變頻器采用環矢量控制，工作于張力開環轉矩控制模式，采用線速度法測量卷徑，線速度源采集于主驅動變頻器的模擬量輸出。張力開環轉矩控制的原理就是通過控制變頻器的輸出轉矩來控制張力的恒定。在張力（通過電位器設定）和卷筒的卷徑（由卷徑計算模塊獲得）確定的情況下，變頻器匹配的轉矩指令如下：
T=F*D/2*i*π;
T —變頻器輸出轉矩
F —設定張力
D —卷筒的卷徑
I —機械傳動比
收放卷過程分析：
（1）放卷過程：電機的轉矩方向和轉速方向相反，電機工作于發電狀態。

收卷過程：電機的轉矩方向和轉速方向相同，電機工作于電動狀態。放卷電機被收卷電機拖動處于發電狀態，工作過程中很容易跳“過壓”故障，而收放卷電機的功率恰好完全相等，這樣共直流母線就成了一種理想的解決方案，接線入下圖所示：圖5. 4冷軋機控制示意圖

四、變頻器調試要點及參數設置
在使用A520進行冷軋機的張力控制時，請按如下步驟進行操作和調試:
第一步:電機參數設置及調諧
1）恢復出廠值:A0-28設置為1；
2）輸入電機參數:按照電機銘牌設置電機參數A1-01~A1-07；
3）調諧:在脫開負載情況下，把A1-00設置為2，按確認，屏幕顯示TUNE并閃爍，按綠色RUN鍵，變頻器開始動態調諧。若電機無法脫開負載，A1-00設置為1進行靜態調諧。
第二步:空卷、滿卷卷徑給定
變頻器空卷、滿卷卷徑可通過卷尺直接測試得出，然后將測量值分別設置到F3-12(空卷直徑)和F3-11(滿卷直徑)中，單位為毫米(mm)，作為整個系統收卷的基本參數。
第三步:摩擦力矩自學習
    不卷卷材，以默認參數開啟收卷變頻器，適當調整張力給定，使得變頻器運行頻率穩定到非最大頻率處，通常取5-45HZ之間，然后將U1-30的顯示值設置到F3-49中，摩擦力矩學習完成。
第四步:實時卷徑獲取
A520目前有4種卷徑給定方式，F3-10分別取:
0：不計算由多功能端子組合數字給定
 1：線速度計算由內部算法通過線速度計算得出
 2：Al1由外部傳感器測量再通過AI給定
 3：AI2同2
對于與滿卷與空卷變比比較大的場合，我們一般用線速度計算的方法獲取實
時卷徑。
線速度獲取
A:主牽引獲取：
由于主牽引和收卷在同一系統，故牽引的最大線速度與收卷的最大線速度相同，可將該最大線速度值直接設置到收卷變頻器F3-05中，單位M/min；而牽引的線速度輸出值A01與收卷變頻器線速度輸入Al1相連，故可實現線速度的跟隨；主牽引線速度可以問現場工人，也可以向機械廠獲取牽引輥傳動比以及輥軸直徑等信息進行計算：
    計算公式：V=N*Pi*D/i
          V：線速度M/MIN， N：牽引轉速RPM/MIN，可通過牽引變頻器功能碼U1-14查看，Pi：圓周率，D：輥軸直徑，i：傳動比
B：現場估算:
1）收卷不帶卷材，以默認參數開啟整個系統，使得運行頻率穩定在5-45HZ之間，如運行頻率不在該區間，可微調張力給定AI2;
    2）對比U1-60（計算卷徑）與空卷卷徑，如果計算卷徑比空卷卷徑大，則給定最大線速度偏大，須將最大線速度按比例減小，反之需增大線速度；例如空卷卷徑為100mm, U1-60顯示卷徑為150mm，設定最大線速度為1000M/MIN，這時應該將最大線速度F3-05設置為100/150*1000=667M/MIN。
    3）卷上卷材，驗證卷尺實測卷徑與U1-60顯示是否有較大偏差，如有，可適當微調最大線速度F3-05，調整方法與2）步驟一致。
第五步:張力確認
A：經驗確認：現場工人可通過張力給定電位器，按以往經驗直接設置張力（張力設定值可通過U1-62查看）。
B：現場調試確認:
1)卷上卷材，測試不同卷徑時卷材上面張力大小是否合適，不合適則做適當微調，太緊則減小電位器給定，反之增大電位器給定，以確定最終張力設定值（張力設定值可通過U1-62查看）。
第六步:張力錐度確認
    張力錐度默認有效，調試時，先以上述確認后的張力來收卷卷材，如果卷材出現內松外緊的菜花狀，則需增大錐度系數，減小滿卷附近的張力給定;如出現內緊外松的情況則減小錐度系數，增大滿卷附近的張力給定;松緊度一致，則說明出場值合適，張力錐度系數為F3-39。
第七步:啟動力矩補償
    張力控制變頻器帶卷材啟動時，如果因為卷材自重以及靜摩擦力的影響導致啟動不了，此時可適當增大F3-65:啟動力矩補償系數，從1%慢慢往上加，該參數不宜設置太大，能啟動即可。
A500壓輥變頻器：

功能碼	名稱	設定范圍	出廠值
A0-03	控制方式	1：開環矢量控制 2：VF控制	1
A0-04	運行指令	0：操作面板運行命令通 1：端子命令通道（LED亮） 2：通訊命令通道（LED閃爍）	1
A0-06	主頻率源X選擇	0: Up/Down修改頻率停機不記憶 1: Up/Down修改頻率掉電記憶 2:AI13:AI2 4:多段速 5:簡易PLC 6:PID 7:通信給定 8: PULSE脈沖設定	2
A0-23	加速時間1	0.0s～3000.0s	10.0s
A0-24	減速時間1	0.0s～3000.0s	10.0s

A520放卷變頻器：

功能碼	名稱	設定范圍	出廠值
F0-00	應用宏設置	0：標準機 1：收卷 2：放卷 3：張力控制	3
A0-03	控制方式	1：開環矢量控制 2：VF控制	1
A0-04	運行指令	0：操作面板運行命令通 1：端子命令通道（LED亮） 2：通訊命令通道（LED閃爍）	1
Ad-01	轉矩數字給定	-200.0%～200.0%	120.0%
Ad-07	轉矩模式頻率加速時間	0.0s～1000.0s	0.5s
Ad-08	轉矩模式頻率減速時間	0.0s～1000.0s	0.5s
Ad-10	速度/轉矩模式選擇	0：速度模式 1：轉矩模式	1
F3-00	張力控制選擇	0：無效 1：張力開環轉矩模式 2：張力閉環轉矩模式 3：張力速度模式	1
F3-01	卷取模式	0：收卷 1：放卷	1
F3-02	線速度輸入選擇	0:數字 1:Al1 2: AI2 3:脈沖 4: RS485	1
F3-03	線速度數字設定	最小線速度(F3-06)~最大線速度(F3-05)	100.0
F3-05	最大線速度m/min	F3-06~6500. 0	1000.0
F3-06	最小線速度	0. 0 ~F3-05	100.0
F3-10	卷徑來源選擇	0：不計算 1：線速度計算 2： Al1 3： Al2 4:繞圈計算（保留）	1
F3-11	最大卷徑	空芯卷徑(F3-12)~9999	現場設置
F3-12	空芯卷徑	1~(F3-11)	現場設置
F3-23	初始卷徑1數字設定	1- 9999	現場設置
F3-31	張力設定選擇	0：數字 1:數字(增加UP/DOWN調節存儲 2： Al1 3： Al2	3
F3-33	張力設定值	0~(F3-34)	現場設置
F3-34	最大張力	0~30000	100
F3-38	張力錐度系數選擇	0：數字設定 1： Al1 2： Al2	0
F3-39	張力錐度系數	0%~100%	95%
F3-41	閉環張力控制張力錐度起效選擇	0：錐度無效 1：錐度有效	1
F3-44	機械傳動比	0. 001~65. 535	1.000
F3-49	摩擦力矩(額定力矩)	0. 0%~50. 0%	3.0%
F3-65	轉矩提升比例	0. 0%~100. 0%	00. 0%

A520收卷變頻器:

功能碼	名稱	設定范圍	出廠值
F0-00	應用宏設置	0：標準機 1：收卷 2：放卷 3：張力控制	3
A0-03	控制方式	1：開環矢量控制 2：VF控制	1
A0-04	運行指令	0：操作面板運行命令通 1：端子命令通道（LED亮） 2：通訊命令通道（LED閃爍）	1
Ad-01	轉矩數字給定	-200.0%～200.0%	120.0%
Ad-07	轉矩模式頻率加速時間	0.0s～1000.0s	0.5s
Ad-08	轉矩模式頻率減速時間	0.0s～1000.0s	0.5s
Ad-10	速度/轉矩模式選擇	0：速度模式 1：轉矩模式	1
F3-00	張力控制選擇	0：無效 1：張力開環轉矩模式 2：張力閉環轉矩模式 3：張力速度模式	1
F3-01	卷取模式	0：收卷 1：放卷	0
F3-02	線速度輸入選擇	0:數字 1:Al1 2: AI2 3:脈沖 4: RS485	1
F3-03	線速度數字設定	最小線速度(F3-06)~最大線速度(F3-05)	100.0
F3-05	最大線速度m/min	F3-06~6500. 0	1000.0
F3-06	最小線速度	0. 0 ~F3-05	100.0
F3-10	卷徑來源選擇	0：不計算 1：線速度計算 2： Al1 3： Al2 4:繞圈計算（保留）	1
F3-11	最大卷徑	空芯卷徑(F3-12)~9999	現場設置
F3-12	空芯卷徑	1~最大卷徑(F3-11)	現場設置
F3-23	初始卷徑1數字設定	1- 9999	現場設置
F3-31	張力設定選擇	0：數字 1:數字(增加UP/DOWN調節存儲 2： Al1 3： Al2	3
F3-33	張力設定值	0~最大張力(F3-34)	現場設置
F3-34	最大張力	0~30000	100
F3-38	張力錐度系數選擇	0：數字設定 1： Al1 2： Al2	0
F3-39	張力錐度系數	0%~100%	95%
F3-41	閉環張力控制張力錐度起效選擇	0：錐度無效 1：錐度有效	1
F3-44	機械傳動比	0. 001~65. 535	1.000
F3-49	摩擦力矩（額定力矩）	0. 0%~50. 0%	3.0%
F3-65	轉矩提升比例	0. 0%~100. 0%	00. 0%

注:本系列產品出現的其他故障與問題，請查看通用變頻器A500系列《用戶手冊》并處理。

上一案例：眾業源A500系列變頻器恒壓供水行業參數調試說明

下一案例：沒有了

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