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台达变频器在冷轧钢机上的应用

中达电通股份有限公司
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中达电通股份有限公司   李华明
 
摘要:本文主要讲述台达V系列变频器在冷轧钢机上的直接转矩控制应用
背景:目前在冷轧钢机应用行业,冷轧带肋钢筋生产线中,从放线、钢筋轧制、强度控制、延伸调控、定尺切断、自动推平、二面落料、盘卷收线,可以全部实现自动化。在其中的应用场合,需要对电机进行直接转矩控制,有时不能或不便安装编码器来反馈电机转速,因此希望变频器在开环的情况下对电机实现转矩控制(无编码器反馈),台达V系列变频器具有开环转矩控制功能,正好可以满足部分用户的要求。
关键词:台达V系列变频器、直接转矩控制、冷轧钢机
正文:
1、前言:当前冷轧系列设备中主要产品类型有:冷轧扭系列设备、调直机系列设备和冷轧带肋钢筋生产系列设备。其中冷轧带肋钢筋设备为一条轧钢生产线,材料为原始的成卷钢筋,经过生产线处理后,表面被带肋压花后被定长切断。首先经由一级电机进行直接转矩控制进行拉伸,再经过二级电机拉伸并表面压花处理后,由第三级电机拉伸,最后在生产线末端进行定长切割处理。其中一级电机之前是由力矩电机进行工作,考虑到变频器控制的诸多优越性,因此用变频器来代替其进行转矩控制,鉴于生产线空间的限制,一级与二级两个电机之间不适合安装张力架传感器来反馈,需要用V系列变频器的开环转矩控制来进行直接拖动。
2、系统架构:
  1)冷轧设备生产线流程如下:
钢筋原材料VFD370V43A转矩控制(一级电机) VFD550B43A速度控制(二级电机)VFD055B43A速度控制(三级电机)定长切割完毕
2)变频器配置:VFD370V43A、VFD550B43A、VFD055B43A各一台。
3)变频器VFD370V43A外部电气控制部分:
A、一个电位器连接+10V 、AVI与ACM来调节转矩命令大小;
B、一个按钮来切换速度/转矩模式,并在速度模式情况下,此按钮同时实现点动频率的端子命令;
C、短接AVI与AUI端子;
D、短接MI1与MI2端子。
其外部接线示意图如下:

3、工艺要求:
冷轧设备生产线流程中,用来拖动一级电机(从动)的变频器VFD370V43A,进行直接转矩控制,在生产过程中牵引钢筋向前拉动。其给定的转矩大小为一个合适值;二级电机(主动)运行起来的时候,一级电机才在系统中跟随二级电机一起运行,从而取代之前使用的力矩电机。并且在实际使用过程中,当一卷钢筋使用完毕,要求在更换材料的时候,能够在速度模式下实现点动运行进料,从而让钢筋平顺的穿过设备中的机械部分。另要求变频器VFD037V43A在最大转矩命令范围内能够单独驱动其较重负载,如负载更换为直径更粗的钢筋。
4、调试步骤:
1)、对一级电机参数最整定,并设定相应参数:
00-10=4(转矩控制方式);
00-20=2(频率命令外部模拟量);
03-00=1(AVI为给定频率/转矩命令);
此时转动外部电位器,输入一个较合适的转矩进行直接转矩控制,此时钢筋在这个转矩下不向前移动,只有在二级拉伸电机速度运行的情况下,一级拉伸电机在转矩模式下带动钢筋向前移动;
2)、速度模式下实现点动运行
在外部端子MI2切换到速度模式时(02-02=32转矩速度模式切换),
设定外部端子MI1,02-01=1(多段速指令一);04-00=1(第一段速为1HZ);
此时在速度模式下多段速频率一可以正常运行。加上负载后效果亦不错。
3)、直接转矩模式下测试能否带动更大负载
因钢筋材料的粗细有异,增加负载后,在电机直接给转矩时,逐步转动电位器,增加转矩的命令大小,观察电机的反应。以观察当转矩增加到满转矩前,可否拉动负载。设定参数如下:06-12=250(转矩限制设定为250%);
当电位器旋转到满位时,此时转矩命令已是最大值,但负载没有移动;设置03-02=8(AUI模拟量功能为转矩补偿);单独调节AUI模拟量时效果不佳,同时调节AVI与AUI模拟量时有效,因外部电路只允许使用一个电位器模拟量输入,因此短接AUI与AVI端子,当外部电位器旋转时,转矩命令和转矩补偿都是在逐步增大,当增到一定值时一级电机带动负载运行。
4)、参数设置:
控制一级电机的变频器VFD370V43A最终参数设置如下:
00-10=4    控制方式为转矩控制
00-20=2    频率指定来源为外部模拟输入
01-00=50   最大操作频率为50HZ
01-01=50   电机额定频率为50HZ
01-02=380  电机额定电压为380V
02-01=1    多功能输入端子MI1为多段速指令一
02-02=32   功能输入端子MI2为转矩速度模式切换
03-00=1    模拟AVI输入为频率/转矩命令
03-02=8    模拟AUI输入为转矩补偿
04-00=1    第一段速为1HZ
05-02=16.9  电机无载电流为16.9A
05-06=151.8电机R1为151.8mΩ
05-07=166  电机R2为166mΩ
05-08=471.8电机LM参数471.8mH
05-09=29.9  电机LC参数29.9mH
05-29=200   震荡补偿因子为200
06-12=250   转矩限制为250%
5、调试总结:
1、台达变频器用直接转矩模式代替力矩电机,性能优越,效果良好。
2、生产线运行稳定,维护成本大大降低。
3、生产产品的品质很好,最终用户反映良好。
 
6、现场附图如下:

图一:右下角为一级拉伸电机(运行方向向左、从动)

图二:左下角为二级拉伸电机(方向向右、主动)
 

 
 
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