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1 引言
在我國(guó)冷軋鋼板產(chǎn)量日益增加的今天，用戶不僅對(duì)冷軋鋼產(chǎn)品的機(jī)械特性的要求不斷提高，對(duì)產(chǎn)品的表面光潔度也提出了新的要求。從軋機(jī)出來(lái)的帶鋼表面有一定量的乳化液，在罩式退火爐中由于氧化作用而使帶鋼表面形成斑跡，產(chǎn)生一定量的廢鋼，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。寶鋼為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求，新增一條脫脂機(jī)組用于清除乳化液斑跡和鐵屑?xì)堄辔?，通過(guò)提高帶鋼表面清潔度而提高冷軋產(chǎn)品的質(zhì)量。脫脂機(jī)組的特點(diǎn)是出口穿帶情況下將出口張力輥采用速度控制，提供工藝段的大張力，穿帶完成后切換到張力控制。
脫脂機(jī)組的工藝流程如圖1所示。

圖1 脫脂機(jī)組的工藝流程圖
脫脂機(jī)組的傳動(dòng)設(shè)備全部采用交流電機(jī)，電機(jī)的供電系統(tǒng)為dc-ac變頻器，采用西門子新型6se70系列傳動(dòng)變頻設(shè)備。變頻器在自動(dòng)控制系統(tǒng)中采用profibus-dp網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊控制，通過(guò)在變頻器的設(shè)置參數(shù)p918，定義變頻器的profibus-dp網(wǎng)地址，建立tdc控制器與cbp通訊板的連接。

2 張力輥的控制方式和控制原理
在張力輥控制中，由于對(duì)張力的要求，在變頻器中采用t100工藝控制板與cuvc控制板相結(jié)合，其中t100用于速度環(huán)控制的預(yù)處理。
張力輥?zhàn)冾l器的控制板的組成如下:cuvc、cbp、lba、adb、t100。具體控制原理為通過(guò)profibus-dp網(wǎng)絡(luò)接收控制字和數(shù)據(jù)字到t100中，經(jīng)過(guò)處理后傳送到cuvc板，經(jīng)過(guò)實(shí)際速度值參與的運(yùn)算后，將變頻器的狀態(tài)字和電流等實(shí)際值傳送到t100，然后再次經(jīng)過(guò)運(yùn)算將變頻器狀態(tài)和實(shí)際值通過(guò)profibus-dp網(wǎng)反饋到tdc。
變頻器在張力控制和profibus-dp網(wǎng)絡(luò)通訊中的具體實(shí)現(xiàn)如下文。
2.1 profibus-dp到t100通訊
t100接收tdc發(fā)來(lái)的控制字、速度設(shè)定值及轉(zhuǎn)矩設(shè)定值。在張力輥的控制中，需要在t100中設(shè)定與變頻器相對(duì)應(yīng)的張力輥輥徑和齒輪箱速比，用于電機(jī)轉(zhuǎn)速與線速度之間的計(jì)算。t100與profibus-dp網(wǎng)絡(luò)的輸入端定義如下:
控制字1　ctlw1:k062;
控制字2 ctlw2:k065;
速度設(shè)定值vl:h535=k063;
加速度dvdt:h538=k066;
轉(zhuǎn)矩設(shè)定值tq_set: h550=k067;
delta_v使能:b129;
點(diǎn)動(dòng)　jog_enable=b138;
點(diǎn)動(dòng)　jog(-)=b140;
點(diǎn)動(dòng)速度:jog_speed(-) h214=-3%，
jog_speed(+) h214=3%;
速比:h692; 輥徑:h693。
其中以上的bool量均通過(guò)控制字由tdc提供。

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在變頻器中，變頻器的釋放和斜坡函數(shù)發(fā)生器的釋放及其它的控制命令均通過(guò)tdc發(fā)送控制字ctlw1和ctlw2實(shí)現(xiàn)。在t100工藝板中，主導(dǎo)速度通過(guò)profibus-dp網(wǎng)絡(luò)接口的k063數(shù)據(jù)字提供，為了實(shí)現(xiàn)張力控制，必須在速度環(huán)中設(shè)置delta_v。根據(jù)工藝控制的需要，機(jī)組在穿帶時(shí)，采用速度控制，這時(shí)delta_v禁止，張力設(shè)定值不投入。當(dāng)穿帶結(jié)束后帶鋼在卷取機(jī)上卷取三卷后，張力輥采用張力控制，這時(shí)將delta_v釋放并將張力設(shè)定值投入。由于工藝的特點(diǎn)，卷取機(jī)的功率比較大，在運(yùn)行過(guò)程中，張力輥的力矩方向?yàn)榉聪蛄?，因此delta_v設(shè)置為-5%。
經(jīng)過(guò)t100處理后，將設(shè)定線速度轉(zhuǎn)換成電機(jī)的轉(zhuǎn)速，傳到cuvc參與速度環(huán)的運(yùn)算:

在以上轉(zhuǎn)換關(guān)系式中，i和d分別為齒輪箱速比和輥徑。
2.2 t100與cuvc的數(shù)據(jù)交換
變頻器的背板總線將t100數(shù)據(jù)發(fā)送到cuvc，然后通過(guò)設(shè)置cuvc的參數(shù)接收控制字、速度設(shè)定值和力矩設(shè)定值以及磨擦慣量補(bǔ)償和加速度等。
速度設(shè)定p433=k3002;
力矩正限幅p493=k3007;
力矩負(fù)限幅p499=k3008;
磨擦慣量補(bǔ)償和加速度p506=3006。
這樣通過(guò)cuvc中的速度環(huán)與電流環(huán)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的變頻控制。
在變頻器的配置中，速度實(shí)際值通過(guò)脈沖編碼器輸入到cuvc控制板，在cuvc中實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)。并通過(guò)與t100的數(shù)據(jù)連接，將速度實(shí)際值傳送到t100工藝板，用于磨擦慣量補(bǔ)償?shù)纳珊蛯?duì)tdc的實(shí)際值輸出。
在張力輥?zhàn)冾l器中，t100從cuvc接收變頻器的數(shù)據(jù)如下:
狀態(tài)字mstsw1(p743.1=k0032);
和mstsw2(p743.4=k0033);
速度實(shí)際值m_act_f(p743.2=k0148);
電流實(shí)際值m_act_i(p743.5=k0022);
和轉(zhuǎn)矩實(shí)際值m_act_tq(p743.6=k0024)。
2.3 從t100到profibus-dp網(wǎng)的數(shù)據(jù)通訊
經(jīng)過(guò)對(duì)速度的處理，將張力輥的角速度轉(zhuǎn)換為線速度，并與變頻器的狀態(tài)字和電流實(shí)際值一起通過(guò)profibus-dp網(wǎng)傳到tdc。t100與dp網(wǎng)絡(luò)的通訊用固定的變頻器參數(shù)h311設(shè)置。其中:
狀態(tài)字1:h311.1=k072;
張力輥線速度:h311.2=k165;
狀態(tài)字2:h311.4=k073;
實(shí)際電流:h311.6=k119。
張力輥線速度與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系如下:

在本機(jī)組中，張力輥的控制方式分為速度控制和張力控制，當(dāng)采取張力控制時(shí)，將出口1＃張力輥的速度實(shí)際值作為主導(dǎo)值輸入，通過(guò)delta_v和釋放張力設(shè)定值tq_set實(shí)現(xiàn)。在調(diào)試過(guò)程中，通過(guò)多次空載運(yùn)行試驗(yàn)，不斷修正磨擦慣量補(bǔ)償。將變頻器輸出的線速度與實(shí)測(cè)線速度作比較，校正張力輥輥徑的誤差。

3 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)變頻器的參數(shù)設(shè)置與調(diào)試中的不斷優(yōu)化，完成了脫脂機(jī)組工藝控制的特殊要求。保證了動(dòng)態(tài)張力和靜態(tài)張力的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)張力輥從速度控制到張力控制的穩(wěn)定過(guò)渡。