ETD790全数字直流调速器在拉伸弯曲矫直机行业的应用

ETD790系列直流调速器在拉伸弯曲矫直机行业的应用

摘 要
    拉伸弯曲矫直机是近代发展起来的一种新型矫直设备，它综合了辊式矫直机和拉伸矫直机的优点。该设备的传动系统主要由6台电机组成，本文主要介绍了ETD790系列调速器在这6台电机上的多种运用。通过S辊上张力，延伸率等的控制，明显的消除了带材的飘曲，中边浪，镰刀弯等缺陷，板型质量得到了改善，得到了广大用户的认可。

关键字
    ETD790    张力   卷曲    拉伸弯曲矫直机

一．应用简介
   拉伸弯曲拉矫机是一种新型的矫直设备。它主要由一个主工作机架，弯曲辊组，矫直辊组，2对张力S辊，一个开卷机，一个收卷机组成，共有6台传动电机。此次方案的直流驱动采用ETD790系列新型数字调速器进行控制，因为6个驱动电机的工作方式各有不同，所以它们各自的组态方案都有不同。采用ETD790系列调速器后，运用它高速的处理性能，先进的速度环电流环控制方式以及灵活丰富的组态功能，组合成完善的控制方案，很好的控制了电机的静态动态性能，以及开卷张力，收卷张力，S辊张力的稳定性能和动态补偿，使得板型得到改善，带材成品质量大幅度提升。

二．工艺流程介绍

整个工艺流程是由主PLC，人机界面HMI，6个电机驱动组成。带材由开卷电机（M5）开始，经过前S辊（M1,M2），进入主机架中的两对弯曲辊和一对矫直辊，然后进入后S辊（M3,M4）,后到达收卷电机（M6），进行收卷打包。
   前后S辊也称作张力S辊，是主要产生张力的驱动辊。带材在前后S辊所产生的张力作用下，经过弯曲辊剧烈弯曲时产生弹塑性延伸，板型缺陷，如飘弧，边浪，镰刀弯等得到很好的消除，然后再进过矫平辊将残余弯曲矫平。
   开卷收卷也是关键的一步，前后开卷收卷的恒张力直接影响到带材的板型质量和成品质量。恒张力的控制关键在于卷径的计算，电机电流随着卷径的变化而变化，jingque的卷径计算和张力补偿（转矩补偿）使得带材在运行过程中，不管卷径如何变化都能保持张力的恒定性，也使带材在从小卷到大卷的收带过程中带材的松紧和整齐都保持一致性，成品质量整齐美观。

三．ETD790系列直流调速器在拉伸弯曲矫直机中的应用方案
    由于拉矫机中共有6台电机驱动，每台驱动都各自有各自的组态方案，本文选取ETD790作为S辊从机和卷取的两种方案进行介绍。
    1．S辊从机应用
    拉矫机组成中关键的就是两对张力S辊，即前S辊和后S辊，它们采用的是双电机控制方式，所以S辊的控制方案要用主从控制方式，即两台驱动一个速度环两个电流环控制，这样能有效的避免了S辊两辊之间力矩分配不均的情况，有效的消除了打滑现象。

    1）.主机
    主机采用速度环加电流环控制，即出厂设置就可以了。
    关键一点就是主机的电流反馈Analog Out2(23#端子)需要连到从机的AI3（从机的19＃端子）
    主要参数如下：
    Arm_volt@1500rpm     00440  Volt
    Motor_Rated_Iarm      00140  AMPS
    Select_fld_cntrl         curr1  UI
    Field_curr_ref          00068  %
    Minimum_field_I       00015  %
    Spd_fbk_select         encoder_1_fdbk
    Encoder_1_ppr         01000
    C_analog_out_2        I_arm_fdbk
    2）.从机
    系统共有种运行方式：单动和联动。
    故从机也有单动联动控制，在单动情况下是速度控制，即速度环和电流环共同控制；在联动情况下只有电流环参与控制，所以我们用了一个数字量输入端口（8＃端子）进行切换控制,而联动时候电流给定从Analog inp3（19＃端子）输入，内部模块用FB SWITCH1 功能进行给定的切换。
    主要参数如下：
    Arm_volt@1500rpm       00440  Volt
    Motor_Rated_Iarm       00224  AMPS
    Select_fld_cntrl       curr1  UI
    Field_curr_ref         00076  %
    Minimum_field_I        00015  %
    Spd_fbk_select         encoder_1_fdbk
    Encoder_1_ppr          01000
    Digital_inp_4          f_switch1_en
    C_swtich1_inp1         lopas_filt1_out
    C_swtich1_inp2         scaled_ana_inp_3
    C_curr_ref             switch_1_blk_out

    2.卷取机应用
    790系列调速器很大的一个优点就是内置了很多个组态方案（应用宏），用户不必自己花很多精力重新进行组态。卷取应用作为很常见的一个应用方案也被列在其中了，我们只要调出应用宏9（开环卷取张力控制）就可以很方便的实现我们的卷取组态方案，只要稍加改动就可以了。
    主要参数如下：
    Arm_volt@1500rpm       00440  Volt
    Motor_Rated_Iarm       00147  AMPS
    Select_fld_cntrl       curr1  UI
    Field_curr_ref         00123  %
    Minimum_field_I        00015  %
    Spd_fbk_select         encoder_1_fdbk
    Encoder_1_ppr          01000
    C_line_spdref_in       scaled_ana_inp_1
    C_winder_spd_in        encoder_1_fdbk
    Digital_inp_1-6        f2_tesion_en
    Min_radius             2000
    Max radius             5000
    由于790系列在内部已经为用户都制定了方案，并在组态软件的帮助下，所以我们很方便的完成了组态工作。在现场调试中也感觉到了790系列所带给我们的方便性和灵活性。虽然在参数调试有时觉得复杂和繁琐了点，但用熟之后也不是问题了。
    后再说说它的预测电流控制算法，自整定做过后，电机运行相当平滑，在带载运行过程中不管是主从控制方案中的从机运行，还是卷取方案中的卷取电机，电流和转速都很稳定，动态响应也很好，这些都要归功于它先进的预测算法和它那个32位的高速处理器大脑！

四：系统配置
    整个系统的电气配置主要由PLC，人机界面HMI，790系列驱动器组成。
    PLC采用西门子S7-200/CUP 226可编程控制器，它是西门子PLC S7系列中中小系统的，性价比很高。作为整个系统的控制核心，它控制整个系统的工艺流程，数据的采样，动作的连锁等等作用。
    人机界面采用的是西门子TP270系列触摸屏，监视系统运行时的各种工艺参数和电机运行状态以及报警信息。
    直流驱动采用的是先进的790系列产品，整个系统包括6台电机，功率有所不同,电机配置如下： 
    M1      55KW   440V/140A 带编码器
    M2      90KW   440V/224A 带编码器
    M3      110KW  440V/275A 带编码器
    M4      55KW   440V/140A 带编码器
    M5/M6   49KW   400V/147A带编码器
    我们系统运用到S辊控制，卷取控制，都要采用可逆的装置，因此我们选择了790 4象限可逆装置，frame1 150A和Fram2 300A两种规格就可以。另外790调速器集成了测速反馈输入口，两路编码器反馈输入口，所以不需要另外选反馈卡，即节省了成本有方便了调试。

五．结论
    在这次的项目中，使用790系列的调速器之后感到，作为直流调速器行业的后起之秀，从单一的电机传动到复杂的多电机传动系统都能很好的胜任。790系列的核心是一台功能强大的32位高速处理器，加上先进的预测控制算法和丰富的组态功能，界面的人性化，以及内置的多种标准运用方案，深刻感到790系列设计者的用心和技术功底，相信它不仅在我们这次拉伸弯曲矫直机中的成功运用，而且在更广阔的领域，如橡胶，造纸，塑料，电缆等都会有更加出色的表现！