Lenze伺服系統在非晶制帶機組的應用

分類：技術教程日期：2009-06-01 08:27:58 來源：廠商

1 引言
　　非晶制帶過程中，調節噴嘴與冷卻輥間距大小來控制帶材厚度和橫向厚差，噴嘴與冷卻輥的間距控制精度是帶材厚度精度的關鍵之一，本文介紹了Lenze伺服系統在高精度位置控制系統中的應用。圖1是噴嘴包與冷卻輥輥面間距的示意圖，制帶時，噴嘴包中的鋼水經過噴嘴流到冷卻輥面上，冷卻輥以恒定速度轉動，鋼水冷卻形成帶材，帶材厚度H和噴嘴與冷卻輥間距P 成正比關系，P1一P2=△P決定帶材的橫向公差，在P1和P 2的位置分別安裝2臺伺服電機，調整噴嘴與冷卻輥的間距。
2 Lenze伺服系統
2．1 技術要求
　　噴嘴包上下行程100mm；升降速度0-2mm／s；升降控制精度±2μm；分辨率1μm。
2．2 設備選型

　　根據技術要求和生產中的實際情況，設備選型的技術參數要滿足和優于技術要求的指標，特別是控制系統設計時要有一定裕度，電機選用交流異步伺服電機，型號MDSKABS056—22，額定頻率140Hz，額定功率0．8kw，最大轉矩10Nm，額定轉矩2Nm，額定轉速3950／min，額定電流2．4A，伺服控制器選用位置控制單元，其性能指標與驅動電機要匹配，型號為EVS9323一EP位置伺服控制器參數分別是：額定電流3．9A，斬波頻率廠f=8kHz時，最大電流5．9A，最大轉矩7．3Nm；斬波頻率f=16kHz時，最大電流4．4A，最大轉矩5．3Nm；選用的伺服驅動控制器額定電流和最大轉矩均能滿足要求并且有一定的裕度。根據實際情況還要選用與之匹配的制動單元，選擇制動電阻471-1和制動周期1％／4S，最大制動功率小于12kw，其制動單元選用型號為EMB9351一E。反饋單元的選用HEIDEENHAIN公司的直線光柵尺，型號為LS476一MLI20，量程0～120mm，步距為0．1μm，精度等級±3μm，增量信號為～1Vpp，柵距／信號周期為20μm。通訊模塊選用EMF2173IB，上掛西門子S7—300的PROFIBUS-DP總線。

2．3 Lenze伺服系統特點
　　EVS9323一EP位置伺服控制器具有電機參數自整定功能，不需要人工輸入電機參數；內置PID軟模塊只需設定參數，不需人工編程；滑差補償特性能夠提高控制精度；在有反饋時，靜態力矩仍可達到額定力矩輸出，適合升降機的位置控制；動態響應時間lms；力矩控制范圍1：100，轉矩環循環周期62μs；位置控制單元分辨率16位，位置環閉環周期，給定值1ms，實際值500μs；位置反饋單元分辨率16位。因此，EVS9323一EP位置伺服控制器性能和特性適合噴嘴包與冷卻輥間距的高精度位置控制。
3 機組的位置控制系統
3．1 系統組成
　　本系統采用西門子 7—300PLC，CPU是315— 2DP，模擬量輸入模塊SM321，模擬量輸出模塊SM322，電源模塊PS307，觸摸操作屏選用OP370，與上位機通訊模塊CP343—1。圖2是機組的位置控制系統框圖。

3．2 控制原理
　　首先需要人工標定最小的噴嘴與冷卻輥間距，定義為P0，此時P1=P2=P3。，即P1-P2 =△P=0，其次在操作屏上設定帶材厚度H，CPU計算噴嘴與-冷卻輥間距P，P值分別給定2臺Lenze伺服控制器，內置PID軟模塊計算位置偏差，輸出驅動信號，驅動2臺伺服電機，傳動噴嘴包升降，光柵尺檢測位移量，到達位置后，控制器發出停止信號。測厚儀檢測帶厚，CPU 比較設定厚度與實際厚度之差△H=H—H1，當△H 小于公差范圍a時，△Px=0，不用修正位置給定信號P，當△H 大于公差范圍口時，△Px= na+b，修正位置給定信號P，驅動伺服電機運動。圖3為伺服位置控制原理框圖。

3．3 位置閉環系統控制精度測試
　　機組在調試時，對Lenze伺服系統位置閉環控制精度進行了測試，使用lenze公司的ODLS8激光測距傳感器，其量程25mm，分辨率0．01mm，測量時間≤1Oms，絕對測量精度±0．5％，重復精度士0．1％，分別安裝在噴嘴包兩測，檢測噴嘴包的移動位置。表l中的數據是10次檢測結果。Lenze伺服系統位置閉環控制精度完全滿足機組的技術要求，并且在實際生產過程中得到了很好的驗證。