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摘 要 阐述轧机的工艺要求、速度匹配及各设置部分，着重讲解轧机间、输出辊道的速度推导，重点分析轧机的自动化控制技术方案及其西门子直流调速器、变频器的参数设置，为同行提供借鉴。
关键词 自动化控制；轧机；直流调速器
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)121-0139-01
1 中轧区两连轧工艺要求
初始时，活套处于落套状态。经加热炉加热后的钢经过来回5次初轧，通过3、4#输送辊道进入2#轧辊；经过2#轧辊的轧制，钢坯变细，钢坯继续前进；热金属检测仪2检测到热钢，经过一段延时后活套起套（延时一段时间起套的目的是保证活套在钢进入1 #轧辊后起套，因为热金属检测仪1检测不到热钢时经过一小段延时后活套会落套）；钢轧制好以后，由1、2#变频辊道送出。中轧区两连轧工艺流程图如图1所示。
2 轧制程序的设定
轧制程序的设定包括：轧辊直径、轧制规格、各机架的轧制速度、飞剪的超前速度、切头切尾选择及坯头尾长度。
2.1 设定轧辊实际直径
轧制速度的设定也即主电机转速的设定：
n=60iv/πD×1000 （1）
其中，n为电机转速，r/min；v为轧件线速度，m/s；D为轧辊工作直径，mm；i为减速比，i=电机转速/轧辊转速。
设备选定后，减速比为常数。轧辊工作直径是轧件对应轧槽处的直径，它比轧辊辊环直径小，在品种孔型及变形延伸道次确定后，各架次的直径差值也即确定，换辊后只需输入实际辊环直径，即可由计算机算出轧辊工作直径。给定轧件线速度，即可通过式（1）计算出各架次电机转速。
2.2 活套落套问题分析
位于活套台上方的活套扫描器通过测量活套的高度间接地测量活套的长度。控制系统则通过比较设定的活套高度和实测活套高度，自动连续地修正与此轧件有关的各机架的速度来保持活套的高度为设定的值。
活套在使用过程中最容易出现中途落套故障，其主要原因是扫描器镜头脏；另外，活套扫描器安装在离轧机较近的地方，轧件周围的水蒸汽过大也会导致活套落套。
为解决这些问题，可给扫描器装一个带风机的保护罩，风机从扫描器后面进风，在前面的镜头处开一个大小合适的矩形孔，这样既避免了水蒸汽的影响，又避免灰尘进入。
2.3 粗、中轧机的微张力控制
对于粗、中轧机的微张力控制来说，轧件断面越大，机架间距越小，轧件速度越低，控制精度要求越高。但在轧制过程中，随着轧件断面越小，轧件速度越来越快，因此，一般粗轧机及前5架中轧机组采用微张力控制系统，而精轧机和后2架中轧机采用活套无张力控制。微张力控制系统一般采用前滑值控制法或头部电流记忆控制法，大多小型钢厂采用后者。
3 1、2#轧机的速度匹配
同一时间1#轧辊轧出的钢的直径和2#轧辊轧出的钢的直径不同，但同一时间2 个轧辊轧出的钢的体积（秒流量）是相同的。
钢厂通常采用逆调原则，即已知1#轧机的线速度V1（工艺上提出的要求），要求分别在上位机上设定1、2#轧机的转速。
同一时间下，1、2#轧机轧制的钢的体积相等，由式（1）可知：
π（d12/4000000）V1=π（d22/4000000）V2（2）
式（2）可以化简为：d12V1=d22V2（3）
由式（1）、（2）、（3）得：
n2=（60d12V1i2/πd22D2）×1000（4）
4 1#轧机和变频输送辊道的速度匹配
用于抛钢的1、2#辊道速度应与上游的1#轧机的轧制速度相配合，以便轧制出来的钢与正在轧制的钢分开，避免堆钢或发生其他故障。根据工艺上的要求，它们之间的关系有如下经验公式:
V3=V1×（1+A）（5）
其中，V3为抛钢辊道线速度，m/s；V1为1#轧辊线速度，m/s；A为百分数（本文中选择15%）。
上位机所设定的变频辊道电机转速为：
n3=（60i3V3/πD3）×1000（6）
变频辊道电机的电源频率即为变频器的频率：
f=n3p/60（1－S）
其中，p为笼型感应电机的极对数；S为笼型感应电机的转差率。
工程上通常需要在已知1 # 轧机线速度的情况下设定用于抛钢的变频辊道的频率，即：
f=[i3pV1×（1+A）/πD3（1－S）]×1000 （7）
5 硬件选型及参数设置
5.1 6RA70直流调速器的使用
该中轧区两连轧系统轧机中采用6RA70直流调速器并采用转速、电流双闭环调速系统。
主轧机的电机功率通常为20kW，我们选用6RA7025-6DV62 D440/60A的直流调速装置，其主要参数设置如下：
P051=21，对6RA70参数进行初始化设置；
P051=40，对6RA70参数进行访问和修改的授权参数；
P76.1，考虑过载电枢额定电流占6RA70额定电流的百分数；
P76.2，电机励磁电流占6RA70额定电流百分数；
P100，电枢回路额定电流（铭牌）；
P101，电枢回路额定电压（铭牌）；
P153 （0为电枢电流开环；1为电枢电流闭环）；
P154 （0为电枢电流调节器I分量置零；1为调节器的I分量有效）；
P155，电枢电流调节器的P增益；
P156，电枢电流调节器的积分时间。
5.2 MICROMASTER 440 变频器的使用
出钢变频输送辊道中所用的变频器为MM440，其主要参数设置如下：
P0100=0，电源频率选择参数（P0100=0时f=50Hz）；
P0300=1，电机的类型选择；
P0700=2，变频器通过数字量输入控制起停；
P1080=0，电机运行的最小频率；
P1082=150，电机运行的最大频率；
P1120=0.1，斜坡上升时间；
P1121=0.1，斜坡下降时间；
P1060=1，点动斜坡上升时间；
P1061=1，点动斜坡下降时间；
P1300=20，变频器为无速度反馈的矢量控制方式；
P0701=1，Din1控制变频器的运行；
P0704=17，Din4选择固定频率1或2；
P1001=10，固定频率1，10Hz（用于点动调试变频辊道）；
P1002=A，固定频率2，A Hz（变频辊道的工作频率A待定）；
P1124=722.1，通过Din2选择斜坡时间和点动时间；
P0601=1，选择电机PTC温度传感器；
P3900=3，快速调试；
P0771=27，模拟量输出显示电机电流。
5.3 PLC自动化控制的实现
该系统中选用西门子PLC，其主要硬件选型见表1。
在调试和运行阶段，由于操作台上的一些信号灯自身故障，状态显示不正确。为解决这个问题，在设计操作台时加入一个灯测试按钮，并编程实现灯测试。
参考文献
[1]黄立.培张学.变频器应用技术及电动机调速[M].北京:人民邮电出版社,1998.
[2]钟肇新.可编程控制器原理及应用[M].广州:华南理工大学出版社,1996.
[3]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M],北京:机械工业出版社,1992.
关键词 自动化控制；轧机；直流调速器
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)121-0139-01
1 中轧区两连轧工艺要求
初始时，活套处于落套状态。经加热炉加热后的钢经过来回5次初轧，通过3、4#输送辊道进入2#轧辊；经过2#轧辊的轧制，钢坯变细，钢坯继续前进；热金属检测仪2检测到热钢，经过一段延时后活套起套（延时一段时间起套的目的是保证活套在钢进入1 #轧辊后起套，因为热金属检测仪1检测不到热钢时经过一小段延时后活套会落套）；钢轧制好以后，由1、2#变频辊道送出。中轧区两连轧工艺流程图如图1所示。
2 轧制程序的设定
轧制程序的设定包括：轧辊直径、轧制规格、各机架的轧制速度、飞剪的超前速度、切头切尾选择及坯头尾长度。
2.1 设定轧辊实际直径
轧制速度的设定也即主电机转速的设定：
n=60iv/πD×1000 （1）
其中，n为电机转速，r/min；v为轧件线速度，m/s；D为轧辊工作直径，mm；i为减速比，i=电机转速/轧辊转速。
设备选定后，减速比为常数。轧辊工作直径是轧件对应轧槽处的直径，它比轧辊辊环直径小，在品种孔型及变形延伸道次确定后，各架次的直径差值也即确定，换辊后只需输入实际辊环直径，即可由计算机算出轧辊工作直径。给定轧件线速度，即可通过式（1）计算出各架次电机转速。
2.2 活套落套问题分析
位于活套台上方的活套扫描器通过测量活套的高度间接地测量活套的长度。控制系统则通过比较设定的活套高度和实测活套高度，自动连续地修正与此轧件有关的各机架的速度来保持活套的高度为设定的值。
活套在使用过程中最容易出现中途落套故障，其主要原因是扫描器镜头脏；另外，活套扫描器安装在离轧机较近的地方，轧件周围的水蒸汽过大也会导致活套落套。
为解决这些问题，可给扫描器装一个带风机的保护罩，风机从扫描器后面进风，在前面的镜头处开一个大小合适的矩形孔，这样既避免了水蒸汽的影响，又避免灰尘进入。
2.3 粗、中轧机的微张力控制
对于粗、中轧机的微张力控制来说，轧件断面越大，机架间距越小，轧件速度越低，控制精度要求越高。但在轧制过程中，随着轧件断面越小，轧件速度越来越快，因此，一般粗轧机及前5架中轧机组采用微张力控制系统，而精轧机和后2架中轧机采用活套无张力控制。微张力控制系统一般采用前滑值控制法或头部电流记忆控制法，大多小型钢厂采用后者。
3 1、2#轧机的速度匹配
同一时间1#轧辊轧出的钢的直径和2#轧辊轧出的钢的直径不同，但同一时间2 个轧辊轧出的钢的体积（秒流量）是相同的。
钢厂通常采用逆调原则，即已知1#轧机的线速度V1（工艺上提出的要求），要求分别在上位机上设定1、2#轧机的转速。
同一时间下，1、2#轧机轧制的钢的体积相等，由式（1）可知：
π（d12/4000000）V1=π（d22/4000000）V2（2）
式（2）可以化简为：d12V1=d22V2（3）
由式（1）、（2）、（3）得：
n2=（60d12V1i2/πd22D2）×1000（4）
4 1#轧机和变频输送辊道的速度匹配
用于抛钢的1、2#辊道速度应与上游的1#轧机的轧制速度相配合，以便轧制出来的钢与正在轧制的钢分开，避免堆钢或发生其他故障。根据工艺上的要求，它们之间的关系有如下经验公式:
V3=V1×（1+A）（5）
其中，V3为抛钢辊道线速度，m/s；V1为1#轧辊线速度，m/s；A为百分数（本文中选择15%）。
上位机所设定的变频辊道电机转速为：
n3=（60i3V3/πD3）×1000（6）
变频辊道电机的电源频率即为变频器的频率：
f=n3p/60（1－S）
其中，p为笼型感应电机的极对数；S为笼型感应电机的转差率。
工程上通常需要在已知1 # 轧机线速度的情况下设定用于抛钢的变频辊道的频率，即：
f=[i3pV1×（1+A）/πD3（1－S）]×1000 （7）
5 硬件选型及参数设置
5.1 6RA70直流调速器的使用
该中轧区两连轧系统轧机中采用6RA70直流调速器并采用转速、电流双闭环调速系统。
主轧机的电机功率通常为20kW，我们选用6RA7025-6DV62 D440/60A的直流调速装置，其主要参数设置如下：
P051=21，对6RA70参数进行初始化设置；
P051=40，对6RA70参数进行访问和修改的授权参数；
P76.1，考虑过载电枢额定电流占6RA70额定电流的百分数；
P76.2，电机励磁电流占6RA70额定电流百分数；
P100，电枢回路额定电流（铭牌）；
P101，电枢回路额定电压（铭牌）；
P153 （0为电枢电流开环；1为电枢电流闭环）；
P154 （0为电枢电流调节器I分量置零；1为调节器的I分量有效）；
P155，电枢电流调节器的P增益；
P156，电枢电流调节器的积分时间。
5.2 MICROMASTER 440 变频器的使用
出钢变频输送辊道中所用的变频器为MM440，其主要参数设置如下：
P0100=0，电源频率选择参数（P0100=0时f=50Hz）；
P0300=1，电机的类型选择；
P0700=2，变频器通过数字量输入控制起停；
P1080=0，电机运行的最小频率；
P1082=150，电机运行的最大频率；
P1120=0.1，斜坡上升时间；
P1121=0.1，斜坡下降时间；
P1060=1，点动斜坡上升时间；
P1061=1，点动斜坡下降时间；
P1300=20，变频器为无速度反馈的矢量控制方式；
P0701=1，Din1控制变频器的运行；
P0704=17，Din4选择固定频率1或2；
P1001=10，固定频率1，10Hz（用于点动调试变频辊道）；
P1002=A，固定频率2，A Hz（变频辊道的工作频率A待定）；
P1124=722.1，通过Din2选择斜坡时间和点动时间；
P0601=1，选择电机PTC温度传感器；
P3900=3，快速调试；
P0771=27，模拟量输出显示电机电流。
5.3 PLC自动化控制的实现
该系统中选用西门子PLC，其主要硬件选型见表1。
在调试和运行阶段，由于操作台上的一些信号灯自身故障，状态显示不正确。为解决这个问题，在设计操作台时加入一个灯测试按钮，并编程实现灯测试。
参考文献
[1]黄立.培张学.变频器应用技术及电动机调速[M].北京:人民邮电出版社,1998.
[2]钟肇新.可编程控制器原理及应用[M].广州:华南理工大学出版社,1996.
[3]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M],北京:机械工业出版社,1992.