一、設(shè)備概述
軋鋼生產(chǎn)企業(yè)所使用的位置控制系統(tǒng)，大多都是采用計(jì)算機(jī)或PLC加定位模塊組合而成，電氣傳動(dòng)部分多采用不方便調(diào)速的交流傳動(dòng)，對(duì)定位精度要求稍高的則采用直流調(diào)速系統(tǒng)。隨著變頻器價(jià)格下降，許多生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)變頻改造原有直流調(diào)速位置系統(tǒng)或者新建位置控制系統(tǒng)。這種自動(dòng)位置控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱APC）能在指定時(shí)刻將被控對(duì)象的位置自動(dòng)地控制到預(yù)給定的目標(biāo)值上使控制后的位置與目標(biāo)位置之差保持在偏差范圍之內(nèi)。
本文內(nèi)容主要針對(duì)軋鋼廠運(yùn)料小車的行程控制系統(tǒng)的變頻改良方案。這是因?yàn)樵诋?dāng)前的冶金行業(yè)中位置控制系統(tǒng)大多數(shù)使用的是開環(huán)控制且是點(diǎn)動(dòng)控制，這種控制方法雖然實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單，成本低廉，但是它具有定位不準(zhǔn)確，控制系統(tǒng)可維護(hù)性、可擴(kuò)展性不高，以及安全性低等一些缺點(diǎn)，為了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)，為此，采用了上面提到的位置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了其APC生產(chǎn)線。將從系統(tǒng)方案的實(shí)現(xiàn)論證我們提出的控制系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)整個(gè)控制系統(tǒng)。
二、變頻系統(tǒng)的構(gòu)成
小車的位置控制系統(tǒng)構(gòu)成如下所示。它主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、PLC位控器、變頻驅(qū)動(dòng)三大部分組成。
小車的位置控制系統(tǒng)組成
項(xiàng)目中的位置控制器可以采用專用芯片控制，參數(shù)的調(diào)整，顯示都可在面板上直接進(jìn)行，便于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。也可以通過(guò)RS-232由上位機(jī)控制。變頻器選則SKI600系列產(chǎn)品，SKI600性能優(yōu)良，可用在需要精確起/停的場(chǎng)合，可實(shí)現(xiàn)精度制動(dòng)和最小的減速時(shí)間。在低頻時(shí)也具有高質(zhì)量的控制性能，運(yùn)行可靠性高，具有多種功能，故本系統(tǒng)中選擇使用SKI600拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用了普通的鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速箱經(jīng)絲桿帶動(dòng)小車作往返行走。電機(jī)功率5.5kW，轉(zhuǎn)速為960r/min。位置檢測(cè)PG為一增量式光電編碼器，與絲桿同軸聯(lián)接，分辨率1000脈字/轉(zhuǎn)。
位置控制調(diào)節(jié)原理圖
三、變頻系統(tǒng)的運(yùn)行原理
1、位置控制環(huán)節(jié)
電動(dòng)機(jī)的速度一般按梯形圖進(jìn)行控制，在不同情況下，最合理的速度圖也是不同的，加速度階段，加速逐漸增長(zhǎng)，可以避免沖擊 ; 減速階段到最后的速度越來(lái)越小，有利于準(zhǔn)確停在目標(biāo)位置上。為了對(duì)軋制設(shè)備準(zhǔn)確地進(jìn)行位置控制，一般要求：電機(jī)轉(zhuǎn)矩不得超過(guò)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，定位要快而準(zhǔn)，控制過(guò)程中不產(chǎn)生超調(diào)，系統(tǒng)穩(wěn)定，綜合以上要求，電機(jī)速度須按最佳控制曲線進(jìn)行調(diào)整。
2、位置控制器調(diào)節(jié)原理
如上述的位置控制調(diào)節(jié)原理圖所示，為速度預(yù)設(shè)定時(shí)間變量，St為位置預(yù)設(shè)定時(shí)間變量，S=∫Vtdt，Ksp為放大器比例系數(shù)，V為輸出速度，Kvu為速度電壓變換器的變換系數(shù)，Ua認(rèn)為輸出電壓。
控制器調(diào)節(jié)過(guò)程如下，控制器根據(jù)傳動(dòng)裝置參數(shù)，預(yù)先設(shè)定的位置和速度值，計(jì)算出速度時(shí)間特性曲線Vt和St。將速度值Vt 預(yù)設(shè)定到傳動(dòng)裝置上進(jìn)行速度預(yù)控制，同時(shí)反饋回來(lái)的實(shí)際值Sf與設(shè)定值St進(jìn)行比較計(jì)算，得出偏差，此偏差乘以比例系數(shù)Ksp，得到Vk與設(shè)定值Vt進(jìn)行疊加后，得出傳動(dòng)裝置應(yīng)具有的速度控制信號(hào)V，經(jīng)過(guò)Kvu變換以后，將速度值變換為電壓值，加在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。
3、位置檢測(cè)
位置檢測(cè)采用的是增量式光電編碼器，輸出三路信號(hào)，其中A、B兩路脈沖相差90°可方便地判別轉(zhuǎn)向。C脈沖也可叫零脈沖，用于基準(zhǔn)定位。
4、SKI600驅(qū)動(dòng)控制
SKI600的端子接線圖如下所示，變頻器的10 和11端子接位置控制輸入信號(hào)，速度給定信號(hào)通過(guò)電位器分壓后將滑動(dòng)端送入模擬信號(hào)輸入端。SKI600的啟動(dòng)停止，正反轉(zhuǎn)信號(hào)，有邏輯輸入端子控制。此外，SKI600還通過(guò)信號(hào)燈進(jìn)行運(yùn)行與故障指示，通過(guò)復(fù)位按鈕進(jìn)行故障復(fù)位。如上所示，SKI600參數(shù)設(shè)置主要包括額定電壓，額定電流，額定功率，額定速度，通信參數(shù)，以及頻率限值等參數(shù)，具體結(jié)合電機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置即可。從實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，變頻運(yùn)行，穩(wěn)定可靠，在軋機(jī)位置控制中，性價(jià)比很高。
SKI600的端子接線圖
四、結(jié)語(yǔ)
軋鋼廠生產(chǎn)線系統(tǒng)通過(guò)變頻改造后的，既能完成位置閉環(huán)控制，而且也能在實(shí)際運(yùn)行中當(dāng)距離接近給定值時(shí)，幫助電機(jī)按預(yù)先設(shè)定的曲線進(jìn)行減速停車，解決了原系統(tǒng)中存在的部分弊端。由位置控制器與SKI600系列通用型變頻器構(gòu)成的軋鋼廠生產(chǎn)線上的位置控制系統(tǒng)，不管是在設(shè)計(jì)還是安裝調(diào)試中都非常便捷，并且簡(jiǎn)化了設(shè)備操作、高通用性、定位精準(zhǔn)、改造成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)。能夠廣泛使用在定位精度需求要較低的場(chǎng)合中，已逐漸取代了傳統(tǒng)的直流調(diào)速系統(tǒng)。
