變頻調速在帶鋼彩色涂層生產線中的應用

摘要：在帶鋼的彩色涂層生產線機組中，輥涂機采用變頻器調速控制，變頻器通過現場總線PROUFIBS與PLC控制設備聯接構成通訊網絡控制系統，實現對輥涂機的工藝操作及速度控制，由于采用了網絡控制，使得輥涂機能夠根據全線生產狀態而隨時調節各輥速度，以保證帶鋼表面涂層質量。
關鍵詞：變頻器；輥涂機；PROUFIBUS

1 概述

輥涂機是帶鋼彩色涂層生產線中的關鍵設備，它的運行決定了降層厚度和涂層質量，并且直接影響機紐的作業率，因此，必須正確選擇較適宜的涂敷設備和最佳的涂敷工藝。使機組發揮最大效益，輥涂機是目前使用最廣泛的涂敷設備，它具有工藝靈活，操作方便節省涂料、涂層厚度易于控制等優點。

輥涂帆的命名一般按輥涂方法來分婁，如：二輥式輥緣機，三輥式輥豫機，正向輥潦機，反向輥橡機等等輥涂法的基本類型很多，在同一臺輥溶機上，又可采用不同的輥涂方法，這主要依工藝情況來定，最常用的輥馀方法有自然輥涂法、自然反轉法、全反轉法。為了滿足各種擦l料，涂層厚度及不同的基材的需要，保證工藝所要求的各輥及帶鋼之間的不同速比，目前，輥涂機的各涂層輥基車都是采用單獨驅動的方式在南方鋼鐵公司1250MM寬帶鋼彩色崍層生產線機組中現用輥埭機為二輥式輥涂機，采用的輥涂方法為二輥自然反轉法。

2 二輥自然反轉法工作原理

從圖1可知，二輥自反轉法的工作原理即：涂輥的旋轉方向與錒帶運行方向相反，粘料輥的旋轉方向順著涂輥的旋轉方向相向運行。鋼板涂層厚度的控制通過改變各輥的相對速度，間隙（擠壓力）來實現。在各輥間隙一定情況下，潦輥的速度要跟隨支撐輥的速度變化而變化，即鋼帶（機組）的運行速度變化，設機組運行速度為l00％，通常情況下涂料輥的速度為帶鋼運行速度的50％～150％，粘料輥的速度約為帶鋼運行速度的20％～60％，但由于不同的涂料和不同的基材以及不同要求的涂層厚度。所以，各輥的建度有時要根據生產工藝來確定，這是滌層工藝的本身特點所決定的，針對這一特點涂輥驅動裝置我們選用了變額器驅動，并通過網絡通訊進行工藝操作及速度控制。在實際應用中，該系統操作方便，能滿足不同工藝要求所需的各工作輥的速度。大大節省設備成率及生產成本。系統控制碾理姐圖2所示。

（1）變頻器電機的選擇

南方鋼鐵公司彩涂線機組運行速度不高，帶鋼運行的速度一般在30—40／Min之間，涂輥電機通常要在低轉速下運行，要保證鋼帶表面婊層均勻，因此要求涂輥電機低速性能好．轉矩平滑，在低頻運行時能保持恒轉矩轄出，普通的三相異步電動機很難滿足這個要求，固此我們的涂輥電機選擇了上海南洋電機廠生產的Y1sP系列變額調逮三相異步電動機，該系列變頻調速三帽異步電動機是為配合國內外各糞高性能IGBT脈寬詞制變額器而特殊設計的．電機在高頻運行時有較強的過載能力，在低頻運行時保持恒轉矩輸出。并且使用時一般不需配用外接濾波器。YTSP系列的冷卻方式有兩種：一種為IC411 系刊，一種為1C416系列，我們選用了Ic416系列，談系列有單獨的軸流風機強迫通風，可以保證電機在低速（5Hz）運行時溫升不超過允許值 。

根據涂輥變頗電機的性能特點及控制要求，按照電機的各項額定參數，并考慮一定的裕量我們選定西門子Micro—Master440變頻器來控制涂輥電機。MicroMaster440變頻器是西門子全新一代變頻器，除了其它同類變頻器的基本功能外，獨具以下功能：采用靈活的組態設計，可按需要配置不同操作面板，內置Rs485／232接口，方便與上位機通，可利用SIMOVIS調試軟件，提供PROFIBUS選件，與SIEMENS PROFIDRIVE軟件兼容，便于實現全集成自動化系統。MicroMaster440的矢量控制，在低頻和反轉時都有優良的轉矩輸出特性。PROFIBUS接口和操作員接口可同時使用，可實現本機參數化和診斷功能。

（2）涂輥電機變頻調速控制系統

① 變頻器對電機速度的控制可以通過多種方式實現，即可以通過變頻器前面板上的按鍵實現本地控制，也可以通過PROFIBUS現場總線來控制，也可以通過操作臺上的電位器模擬量輸入來控制。

② 控制粘料輥和涂輥電機的變頻器上配有PROFIBUS模塊，通過PR0nBUS接口與總線連接，與生產線其它傳動系統一起和PLC構成了PR0nBUS現場總線控制系統。

⑧ 變頻電機速度控制實現過程： PLC通過PROFIBUS現場總線讀取生產線上的傳動裝置的速度值，即生產線上帶鋼的速度，然后根據二輥自然反轉法工作原理對輥涂機粘料輥和涂輥之間的速度關系進行運算，把運算結果通過現場總線傳送給變頻器來控制電機速度，但由于不同的涂料和不同的基材以及不同要求的涂層厚度，所以，對粘料輥和涂輥的速度要分配不同的速度信號值，這可以通過兩種方式來實現：1預先作一個工藝表，根據工藝要求選取工藝表中一種工作狀態給輥涂機的粘料輥和涂輥分配工藝速度。2可通過操作臺上的電位器人工進行調整，操作臺電位器的信號也是通過現場總線傳送到眥，PLC把來自操作臺電位器上的值與PLC先前運算的值再進行疊加運算，再將最后運算的結果傳送到變頻器，調整涂機粘料輥和涂輥的速度值，從而滿足生產工藝要求。

④ 在控制操作臺上裝有粘料輥和涂輥速度實際值的速度表，用來顯示輥涂機涂輥和粘料輥的實際線速度，同時在控制操作臺上還設置有粘料輥和涂輥工作狀態的信號顯示裝置。

3 運行效果和總結

輥涂機采用變頻器調速系統，滿足了工藝生產要求同時投資較為節省，設備安裝調試方便，南方鋼鐵公司的輥涂機白2003年投入生產運行以來，設備運行穩定，設備維護工作量少，設備生產率得到了提高，取得了很好的經濟效益。輥涂機采用變頻器調速系統，PROFIBUS現場總線控制的方式不但能滿足現代化企業的工業控制系統的要求，而且系統運行穩定，操作靈活，調試方便。