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[摘 要]近年的板材生产线中对推床的控制精度要求越来越高，电动推床需要不断改进工艺和控制功能。本文基于中板线电动推床的电气技术升级改造后最新的控制系统，通过介绍新系统的组成、西门子最新直流调速装置SINAMICS DCM和SINAMIC TDC的原理以及在新系统中的应用，阐述了推床的速度反馈系统和位置同步系统的基本原理，说明了新系统具备的优点、完成的功能、实现的目标、改造后的效果等。
[关键词]电动推床；SINAMIC TDC；SINAMICS DCM；编码器；同步控制系统
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0075-01
1.前言
推床是中板生产轧钢线中不可缺少的工艺设备，其基本功能是推动钢板使其与轧机中心线对中。若钢板偏离轧机轧制中心线，会导致钢板两边的厚差较大，钢板偏离轨道，所以必须保证钢板在每道次轧制过程中关于轧制中心线对称[1]。为了避免在轧制过程中因推床不对中造成较严重的生产和设备事故，需要保证两侧推床的推头线速度动态同步，位移相同，即推床位移的偏差为零。所以同步控制的精度是推床控制系统的关键。
2.系统的组成
推床采用四台直流电机驱动，通过支架和齿轮机电传动，推床的传动侧和操作侧不是机械同步而是通过直流调速装置实现的电气同步。
测速装置采用四台增量型编码器，将速度实时反馈至调速装置。
系统的驱动装置采用西门子公司直流调速装置SINAMICS DCM最新型产品。SINAMICS DCM包含直流驱动装置和控制模块两种产品。
推床的位置反馈采用四台绝对值编码器，此编码器内置凸轮限位开关，可以取代常规的机械碰撞式限位。
系统的主控制程序由SINAMIC TDC执行。该系统基于一个机架平台，然后根据所需的自动化功能以及直接与PLC相连、用于快速控制回路的传感器和执行器的数量和类型，选择系统的组件。
四台调速装置之间采用DP网串联形式进行通讯，调速装置与上级自动化的通讯，是经过OBT模块进行信号转换后，用光纤与SINAMIC TDC进行通讯。
综上所述，推床系统的配置如图1所示。
该系统能够实现高精度的速度同步和高精度的位置同步，位置偏允许偏差值为0.01m，推床开口度的范围：0.8m-3.85m。
3.SINAMICS DCM直流调速装置的速度控制
本系统使用的是SINAMICS DCM直流调速装置。SINAMICS DCM系列产品是可用于基本应用和要求苛刻的直流应用的驱动器系统。
推床系统的速度控制采用典型的速度、电流双闭环控制模式。
3.1 给定处理功能
推床的四套DCM调速装置，其参数设置虽然不完全相同，但功能基本一样。
参数r2050[1]为主设定值。主设定值通过DP网由上级自动化下达。
主给定值经过斜坡发生器和限幅器之后，成为速度调节器的输入。
3.2 速度反馈输入
推床系统采用增量型速度编码器。增量编码器电缆接到SINAMICS DCM的-A11.1端子排X177：41—X177：48端子上。
编码器的实际速度反馈信号接入速度控制器，信号参数为r61。通过设置参数p50083[0]=2，选择编码器所在的2通道。
经斜坡发生器和限幅器处理后的主给定值p50625[0]与速度反馈值p50626[0]进入速度比较环节，得到速度差p50620输入速度控制器。速度控制器的输出经过限幅转换后成为电流控制环节的输入设定。输入设定与电流反馈实际值进行比较后进入电流控制控制器，调节电机电枢电流，完成调速过程。
4.位置控制
为了提高动态同步性，本系统选用并行式系统。
4.1 精确定位的实现
4.1.1 数据的采集与计算
推床位置通过安装在传动装置上的旋转式位置传感器进行测量，此传感器给出推床的绝对位置。传感器数据由基础自动化系统读取并转化。从下式可计算推床的实际位置S：
k为传感器输出值到实际位置的比例因数（由传感器的分辨率等决定）。
位置设定值S’包含一个基本设定值，它是根据过程计算机的计算，或检测到的轧件宽度和裕量获得的。
位置偏差值被计算并连接到位置控制器的控制算法中。
4.1.2 定位过程
推床通过二级计算机设定的位置控制特征曲线进行定位。位置控制特征曲线考虑了减速箱、传动轴的惯性并优化传动装置的制动动作。依靠这种方法推床的动作可以以最大减速度准确地停在所需位置。
速度设定值可根据以下经验公式求得：
v=2×amax×
推床达到设定位置后开始对轧件进行对中。在对中过程中，当推床接触轧件进行对中时，驱动电机的电流会上升。当电流达到预设值（预设值由现场经验获得，在TDC程序中设定）则表示对中过程结束。对中过程结束后，入口推床打开到板坯宽度加上裕量的开口度并开始轧制第一道次。
4.2 位置同步的实现
钢坯的精确对中，如果单一的对调速装置进行速度给定、反馈，由于调速装置和机械装置等各环节存在的系统偏差，推床的实际位置将很难保持一致。此时，需要引入位置偏差控制，以实现推床的精确位置同步。其控制原理如图3所示。
操作侧和传动侧的位置信号通过绝对值编码器传送至TDC中，位置信息在TDC中进行比对。若位置偏差大于设定值，TDC程序将根据偏差值，对调速装置的给定值进行补偿，对操作侧和传动侧的速度给定进行校正。通过该方法，实现双侧推床的精确位置同步。
5.结论
该系统投入运行后大大提高轧机的有效作业率，加快了轧制节奏；提高了推床定位精度，降低了对中时间，加快了轧制节奏；实现了推床自动化，排除了以往人工操作的操作失误；增强了系统调速装置和通讯系统的稳定性。
参考文献
[1] 丁修堃.轧制过程自动化[M].北京：冶金工业出版社，1989.
[2] 陈伯时.电力拖动自动控制系统（第二版） [M].机械工业出版社，2007.
[3] SINAMICS DCM直流调速装置使用手册[M/CD].西门子，2010.
[关键词]电动推床；SINAMIC TDC；SINAMICS DCM；编码器；同步控制系统
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0075-01
1.前言
推床是中板生产轧钢线中不可缺少的工艺设备，其基本功能是推动钢板使其与轧机中心线对中。若钢板偏离轧机轧制中心线，会导致钢板两边的厚差较大，钢板偏离轨道，所以必须保证钢板在每道次轧制过程中关于轧制中心线对称[1]。为了避免在轧制过程中因推床不对中造成较严重的生产和设备事故，需要保证两侧推床的推头线速度动态同步，位移相同，即推床位移的偏差为零。所以同步控制的精度是推床控制系统的关键。
2.系统的组成
推床采用四台直流电机驱动，通过支架和齿轮机电传动，推床的传动侧和操作侧不是机械同步而是通过直流调速装置实现的电气同步。
测速装置采用四台增量型编码器，将速度实时反馈至调速装置。
系统的驱动装置采用西门子公司直流调速装置SINAMICS DCM最新型产品。SINAMICS DCM包含直流驱动装置和控制模块两种产品。
推床的位置反馈采用四台绝对值编码器，此编码器内置凸轮限位开关，可以取代常规的机械碰撞式限位。
系统的主控制程序由SINAMIC TDC执行。该系统基于一个机架平台，然后根据所需的自动化功能以及直接与PLC相连、用于快速控制回路的传感器和执行器的数量和类型，选择系统的组件。
四台调速装置之间采用DP网串联形式进行通讯，调速装置与上级自动化的通讯，是经过OBT模块进行信号转换后，用光纤与SINAMIC TDC进行通讯。
综上所述，推床系统的配置如图1所示。
该系统能够实现高精度的速度同步和高精度的位置同步，位置偏允许偏差值为0.01m，推床开口度的范围：0.8m-3.85m。
3.SINAMICS DCM直流调速装置的速度控制
本系统使用的是SINAMICS DCM直流调速装置。SINAMICS DCM系列产品是可用于基本应用和要求苛刻的直流应用的驱动器系统。
推床系统的速度控制采用典型的速度、电流双闭环控制模式。
3.1 给定处理功能
推床的四套DCM调速装置，其参数设置虽然不完全相同，但功能基本一样。
参数r2050[1]为主设定值。主设定值通过DP网由上级自动化下达。
主给定值经过斜坡发生器和限幅器之后，成为速度调节器的输入。
3.2 速度反馈输入
推床系统采用增量型速度编码器。增量编码器电缆接到SINAMICS DCM的-A11.1端子排X177：41—X177：48端子上。
编码器的实际速度反馈信号接入速度控制器，信号参数为r61。通过设置参数p50083[0]=2，选择编码器所在的2通道。
经斜坡发生器和限幅器处理后的主给定值p50625[0]与速度反馈值p50626[0]进入速度比较环节，得到速度差p50620输入速度控制器。速度控制器的输出经过限幅转换后成为电流控制环节的输入设定。输入设定与电流反馈实际值进行比较后进入电流控制控制器，调节电机电枢电流，完成调速过程。
4.位置控制
为了提高动态同步性，本系统选用并行式系统。
4.1 精确定位的实现
4.1.1 数据的采集与计算
推床位置通过安装在传动装置上的旋转式位置传感器进行测量，此传感器给出推床的绝对位置。传感器数据由基础自动化系统读取并转化。从下式可计算推床的实际位置S：
k为传感器输出值到实际位置的比例因数（由传感器的分辨率等决定）。
位置设定值S’包含一个基本设定值，它是根据过程计算机的计算，或检测到的轧件宽度和裕量获得的。
位置偏差值被计算并连接到位置控制器的控制算法中。
4.1.2 定位过程
推床通过二级计算机设定的位置控制特征曲线进行定位。位置控制特征曲线考虑了减速箱、传动轴的惯性并优化传动装置的制动动作。依靠这种方法推床的动作可以以最大减速度准确地停在所需位置。
速度设定值可根据以下经验公式求得：
v=2×amax×
推床达到设定位置后开始对轧件进行对中。在对中过程中，当推床接触轧件进行对中时，驱动电机的电流会上升。当电流达到预设值（预设值由现场经验获得，在TDC程序中设定）则表示对中过程结束。对中过程结束后，入口推床打开到板坯宽度加上裕量的开口度并开始轧制第一道次。
4.2 位置同步的实现
钢坯的精确对中，如果单一的对调速装置进行速度给定、反馈，由于调速装置和机械装置等各环节存在的系统偏差，推床的实际位置将很难保持一致。此时，需要引入位置偏差控制，以实现推床的精确位置同步。其控制原理如图3所示。
操作侧和传动侧的位置信号通过绝对值编码器传送至TDC中，位置信息在TDC中进行比对。若位置偏差大于设定值，TDC程序将根据偏差值，对调速装置的给定值进行补偿，对操作侧和传动侧的速度给定进行校正。通过该方法，实现双侧推床的精确位置同步。
5.结论
该系统投入运行后大大提高轧机的有效作业率，加快了轧制节奏；提高了推床定位精度，降低了对中时间，加快了轧制节奏；实现了推床自动化，排除了以往人工操作的操作失误；增强了系统调速装置和通讯系统的稳定性。
参考文献
[1] 丁修堃.轧制过程自动化[M].北京：冶金工业出版社，1989.
[2] 陈伯时.电力拖动自动控制系统（第二版） [M].机械工业出版社，2007.
[3] SINAMICS DCM直流调速装置使用手册[M/CD].西门子，2010.