西门子全数字直流调速器在700热带可逆轧机主传动改造中的应用

本文介绍了西门子6RA70调速器与国产晶闸管装置如何组合应用于可逆轧机。简要说明了系统构成和主要参数的设置。
1、前言

发电机、电动机机组是50年代直流电机调速的成熟技术。攀长钢700热带轧机采用了三套这种机组，分别应用于#phi;750立辊、#phi;660二辊和#phi;400/#phi;820四辊轧机，拖动主电机。随着产能要求日益提高及轧制合金扁钢的需要，主传动系统轧制时间长，容易跳闸，不能满足生产需要。为此，决定保留原主电机，对调速控制系统升级改造，既可减少投资，降低成本，又能投产早，见效快。

2、系统概述

根据主电机四象限工作的特点，电机调速系统采用整流变压器 国产大容量晶闸管与西门子6RA70全数字直流调速器组合 励磁调速器组成。一套6相反并联晶闸管整流装置由一台6RA70调速器控制触发角，称之为“小触大”模式，既采用小容量6RA70（电枢电流30A，励磁电流5A，四象限工作）一台作基本控制单元，触发大容量晶闸管（最大2500A）。主电机容量分别是立辊 500KW ，二辊2050KW，四辊1600KW。立辊主电机较小，采用一套调速系统，设备构成：一台整流变压器，一套6RA70与晶闸管组合（一台6RA70作主调速器），一台6RA70励磁调速器。二、四辊主电机较大，考虑容量易实现和抑制5，7次谐波，采用十二相桥式整流，设备构成：两台整流变压器，两套6RA70与晶闸管组合（两台6RA70分别作主、从调速器），一台励磁调速器，并联给主电机供电。

6RA70自身励磁输出电流太小，不能直接提供主电机高达400多安励磁电流，因而要用一台6RA70（电枢电流600A，单象限工作）的电枢输出给电机励磁绕组供电。

6RA70主调速器通过PROFIBUS-DP与一台西门子S7-400PLC组成分布式I/O系统。S7-400承担了调速器的控制指令发送、监控报警信号的显示任务。

人机界面由运行于工控机的wincc完成，系统运行状态信号和电机转速，电枢、励磁电流，电压，都可以直观地显示。
图1示出了二辊系统原理，图2示出了PLC系统图。





3、整流调速器构成

要实现“小触大”技术，以400V，30A的调速器控制700V~800V，几千安的晶闸管装置，必须给主、从调速器几个信号：①同步电压信号②电流信号③电压反馈。在晶闸管装置的交流侧分别用Y/Y-12的800V/400V信号变压器取回同步电压信号，用3000A/5A的电流互感器取回电流信号，用分压电阻在晶闸管装置直流侧取回电枢电压信号，这几个信号需要改动6RA70内部电路板才可接入。同时切断调速器内原晶闸管通路，将脉冲信号引出再经放大送至大容量晶闸管，由于都是四象限工作制，脉冲信号正、反组一一对应。脉冲信号线是两个控制柜之间的联线，采用三绞线提高抗干扰的能力。

调速器并联使用时通过设置参数确定主从关系，调速器内速度环、电流环和励磁控制都使用的作主调速器，只使用电流环的作从调速器。主调接受主给定、速度反馈信号，同励磁调速器交换信号，机箱内安装CUD1控制主板和用与PROFIBUS通讯的CBP2板。

4、参数设置

6RA70调速原理类似传统模拟调速,仍然由速度调节器和电流调节器构成双闭环调速，但全数字式微处理器把6RA70内的功能全部模块化,功能模块化的思想在80年代的STD总线工业控制机即实现了，但那是硬件功能模块化,6RA70更进一步使软件功能模块化。要完成一项任务,需要设置参数编程调用这些模块,使其成为一个整体。一个才出厂的6RA70不按系统要求进行参数设置是无法直接应用的。参数设置包括以下几个方面。

4.1、调速器端子的设置

有两类端子：开关量输入输出，模拟量输入输出。
开关量输入端子38、37功能固定，接入合闸和使能信号，39接入整流装置主快熔熔断信号，用P657调用，送入控制字，39有效时调速器封锁脉冲信号。输出端子47、46和54、48外接继电器线圈，分别定义为调速器正常、就绪，前者其开点串入合闸控制回路，后者其开点串接信号灯。参数设置：P771=B107，P772=B104。

主调模拟量输入端子103、104接入测速发电机电压信号，4、5接入主给定输入信号，6、7接入励磁调速器返回信号。模拟输出端子主调的14、15作励磁给定输出，接电机电流表，参数设置：P755=K106。从调的16、17接电机速度表，参数设置：P755=K117。

4.2、励磁的设置

主调速器与励磁调速器数据交换采用模拟方式。主调端子14、15，连线至励磁调速器的端子6、7，励磁调速器的端子14、15，连线至主调端子6、7。参数设置：主调P750=K268，P612=K15 ，励磁调速器P601=K10，P750=K116。这样使得主调的励磁给定加到励磁调速器的电流环，励磁调速器电枢电流实际值送回主调，作为主调励磁电流环的实际值。

4.3、主、从调速器构成双闭环
数据通过装置对装置通讯方式交换。参数设置：主调P794=K120，从调P601=K6001。这样设置可使一个主给定经主调速度环后，同时加至主从调速器的电流环，之后产生触发脉冲，触发各自的晶闸管装置。

4.4、通过S7PLC发来的指令

包括二、四辊3档限速，二辊3档电流限幅。
PLC将限速、限流数据通过过程控制字PZD6和PZD4传给主调速器，参数设置：P632=K3006，P603=K3004。前者把速度调速器的给定限幅，限幅大小由k3006的值确定，后者限流的大小由k3004的值确定。

4.5、基本参数P100、P101、P102的设置
P100的值设定为调速器的最大电枢电流30A，表示调速器可控制整流装置到最大电流，其值由电流互感器确定，如互感器是3000/5，则最大电流是3000A。

P101设定为400V时，由于这一电压信号取至电阻分压后的值，实际电枢电压值=400V*2=800V。

P102设定为最大值5A时，表示励磁调速器可达到它的最大值，如励磁调速器是600A，则主调控制的励磁电流可达600A。

5、结论
1、三套调速装置今年二月投运以来运行良好，相同的轧制道次原来要一分半钟，现在只要一分钟，电枢电流限幅避免了轧制中跳闸，完全满足工艺轧制需要，证明小触大技术完全可行。

2、小触大技术既充分应用了全数字调速器强大的控制功能，又大大降低成本，是西门子同容量调速器价格的1/6。损失一部分报警功能，可通过另加测温装置解决。

3、6RA70软件功能单元模块化，为实现小触大技术提供了可能，通过参数编程调用，使设计者的思想得以变成现实。