变频器在镀锌钢板生产线上的应用

变频器在镀锌钢板生产线上的应用深圳市汇川技术有限公司李晓春1引言在金属加工生产所选用的控制系统中，直流控制系统凭借其转矩特性硬、调速范围广等优势，占领了绝大部分市场，但直流控制系统也存在以下一些弱点：一次性投入大，设备维护的工作量多，对维护人员的素质要求高等等。很多小型企业常因自身技术力量不足或备件供应等原因而影响了生产的正常运行。由汇川高性能矢量变频器加普通异步电机组成的传动系统，除了具备直流控制系统的优点外，还降低了设备的初期投资成本，降低了工厂的电能损耗，使设备变得操作简单，维护方便，为客户创造了价值而获得了该领域内越来越大的发展空间。2镀锌生产工艺通常由钢铁厂生产出来的热轧钢板销售到镀锌板厂后要经过下面几道工序处理：酸洗、冷轧、退火、镀锌。镀锌生产线的工艺流程如下：一般来说从“表面处理”到“收卷”的过程中，生产工艺对控制系统有以下基本要求：1：系统的同步性要求较高，否则会出现拉断板材的现象；2：系统的响应特性要快；3：材料表面的张力大小可由控制系统来进行调节；以往通过直流控制系统来满足生产工艺的要求。3变频器应用在镀锌生产线上的控制方案从“表面处理”到“收卷”的工艺过程如图1：图1收卷张力控制点1表面处理后张力控制点2牵引1牵引2活套牵引3窑炉退火镀锌水冷表面处理收卷冷轧板上图中“牵引1”、“牵引2”、“牵引3”、“收卷”都采用变频器加普通异步电机来控制，下面简要介绍变频控制方案的实现过程：牵引变频器1、牵引变频器3工作在开环矢量状态下，决定整个生产线的运行速度，两个传动点的速度通过一个主动，一个从动来保证两点线速度基本一致，依靠活套的“存储”功能来平衡同步的要求。牵引变频器2工作在转矩控制模式下，独立运行，模拟电位器信号作为转矩控制信号，保证牵引1和牵引2之间的张力根据用户的要求可随意设定。收卷部分采用带卷径计算功能的MD330变频器来进行转矩控制，保证牵引3和收卷之间的张力控制要求。牵引变频器1和牵引变频器3采用开环矢量的控制方式，牵引变频器2、收卷变频器采用带编码器闭环反馈的闭环矢量控制方式。变频器控制原理图如下；图23牵引变频器2转矩控制调试方法：1：在电机上不带负载的情况下，正确输入电机相关参数，进行调谐操作，相关参数设置如下：序号参数类型数值说明1F1--01实际值输入--电机额定功率2F1--02实际值输入--电机额定电压3F1--03实际值输入--电机额定电流4F1--04实际值输入--电机额定频率5F1--05实际值输入--电机额定转速6F1--112将该参数设为2后，按下RUN运行键，进行电机完整调谐调谐完毕后，按下RUN运行键，通过操作面板查看电机工作电流，检查变频器开环矢量运行是否正常（变频器出厂设置为变频器开环矢量运行）；2：正确接好编码器的连线，将F0-02设置为1，正确输入编码器脉冲数（由F2-11设定），按下RUN运行键，检查变频器闭环矢量运行是否正常。通过操作面板查看电机在高速和低速情况下的工作电流，如工作电流超过额定电流，或电机运行不起来，则检查编码器的接线是否正确，A相和B相的信号线是否接反，编码MD320AI1AO1GNDGND牵引变频器1牵引变频器3收卷变频器MD320AI1AO1GNDGNDMD330AI1AO1AI2GNDGND速度信号速度信号速度信号张力信号器与电机转轴是否同心，相关参数设置如下：3：闭环矢量运行正常后，再设置其它功能参数：4收卷变频器恒张力控制调试方法：根据上述方法完成变频器闭环矢量的调试工作后，再进行张力调试，张力控制参数设置如下：序号参数类型数值说明7F0--021将控制方式改为闭环矢量控制；8F2-11实际值编码器脉冲数序号参数类型数值说明10F0--021端子控制有效11F0-178设置加速时间（根据实际情况设定）12F0-188设置减速时间（根据实际情况设定）13F2-081转矩控制有效14F2-091转矩上限源AI115F4-001DI1设为正转指令16F4-014DI2设为点动信号17F4-029DI3设为故障复位18F7-022STOP键复位功能有效序号参数类型数值说明1FH-001开环转矩控制模式2FH-010收卷控制3FH-03计算值机械传动比4FH-042AI2为张力给定电位器信号5FH-06计算值最大张力6FH-0710%零速张力提升，根据实际情况设置。7FH-0920%张力锥度FH-100通过线速度计算卷径8FH-11实际值最大卷径9FH-12实际值卷轴直径10FH-130初始卷径源由FH-12~FH-15设定11FH-271线速度输入信号选择AI1，由前一级变频器的AO输出；12FH-28计算值最大线速度13FH-331000机械惯量补偿系数14FH-347800材料密度15FH-351000材料宽度16FH-368%机械摩擦摩擦系数补偿5调试说明（1）转矩控制模式是指变频器控制的是电机的转矩，而不是频率，输出频率是跟随牵引变频器的速度自动变化。（2）根据公式F=T/R（其中F为材料张力，T为收卷轴的扭矩，R为收卷的半径），可看出，如果能根据卷径的变化调整收卷轴的转矩，就可以控制材料上的张力，这就是开环转矩模式控制张力的依据。（3）MD系列变频器在闭环矢量（有速度传感器矢量控制）下可以准确地控制电机输出转矩，使用这种控制模式，必须加装编码器（变频器要配PG卡）。（4)）在实际使用中张力的设定值应与所用材料、卷曲成型的要求等实际情况相对应，需由使用者设定。张力锥度可以控制张力随卷径增加而递减，用于改善收卷成型的效果。（5）电机的输出转矩在加减速时有一部分要用来克服收卷辊的转动惯量，变频器中关于惯量补偿部分可以通过适当的参数设置自动地根据加减速速率进行转矩补偿，使系统在加减速过程中仍获得稳定的张力。摩擦补偿可以克服系统阻力对张力产生的影响。（6）牵引1电机和牵引3电机长期工作在发电状态，牵引1变频器和牵引3变频器必须加装制动单元和制动电阻来消耗由电机回馈回来的能量，否则变频器直流母线上的电压会超过变频器限定的电压范围而报警停机。6结束语采用变频控制方案代替传统的直流驱动控制方案，使控制系统操作简单，调试非常方便、快捷，控制性能完全能够满足工艺要求，降低了用户的投资成本，减少了设备的维护量，降低了电能损耗，深受用户的好评。