关键词：立辊传动；变频控制；6RA80升级；应用

Abstract: Combined with the application of 6RA80 control system in the upgrade of vertical roll drive in 1580 hot strip production line of Rizhao Iron and Steel Co., Ltd., this paper mainly introduces the composition of 6RA80 control system and how to replace the old 6RA70 vector control system, to upgrade the system part of the equipment to benefit the old and new control system seamless lifting application process.

Key words: Vertical Roller Drive; Frequency control; 6RA80 upgrade; Application

1  前言

日照钢铁1580热轧生产线立辊传动控制系统采用直流调速装置6RA70，自2006年12月建成投用，经过多年运行目前这种系统在国内已被淘汰，在线运行数量已较少，备件已不再生产，为该系统的后续日常维护保养带来严重影响。鉴于此现状利用2020年底轧线年修时间对该系统进行了全面升级改造。

2  立辊传动系统升级改造的总体思路及系统构成

原立辊直流调速装置6RA70升级改造成西门子6RA80装置，原动力电缆、变压器、电机利旧，原进线开关柜、功率柜及控制柜全部更换成全新成套的6RA80柜，原6RA70控制柜内S7-200控制系统功能由6RA80控制器实现。

升级改造方案中采用SINAMICS DC MASTER（6RA80）系列直流装置，其控制系统核心部分采用西门子原装控制板高级CUD板。西门子公司SINAMICS DCM（6RA80）全数字控制器是SIMOREG 6RA70的升级产品，支持单相限或四象限供电。6RA80采用带有调节角预控的电流调节回路，提高了系统的动态性能。设备逻辑无环流切换死时最短为2∽3ms。由于采用数字触发脉冲的形成与控制，脉冲对称度好。系统具有80余种故障自诊断功能。控制器参数不受温度、时间变化的影响。因而具有调试方便，参数宜于量化和保存等诸多优点。此外6RA80还兼容多种通讯协议，具有强大的控制扩展能力。

升级改造方案中立辊6RA80控制器通过PROFIBUS-DP网与上一级自动化系统通讯，在网上实现速度设定以及速度、电压、电流实际值的采集。两台立辊驱动器之间利用串口通讯，实现主从控制的数据交换。

编程器预装STARTER专用软件，通过CP5711中的DP接口连接到传动装置，并能实现传动装置参数的修改、监测、实时曲线的观察或历史曲线的存储和调用。

3  升级改造6RA80系统的组成

立辊直流控制系统主回路单线图如图1所示。该控制系统设1台独立的整流变压器为2套立辊直流调速装置供电，变压器一次侧来自工厂的10kV母线，同时增设必要的高压开关及保护装置。直流电动机的控制设备采用SIEMENS公司的全数字晶闸管变流控制器6RA80系列装置，装置的交直流侧采用高能量过电压吸收装置确保故障跳闸时电控设备的安全可靠。

图1  立辊直流控制系统主回路电路

2台立辊直流电动机各项技术、参数及性能数据如附表所示。

4  6RA80系统的优越性 

可以采用交流偏置技术，使整流变压器二次电压降低、可控硅电压安全系数提高、变频器容量降低、电机内无三次谐波。高过载能力、触发单元简单、高功效（没有直流环节）、结构简单、鲁棒性和可靠性好、在低频段仍可以有较大转矩。

编程器预装STARTER专用软件，通过CP5711中的DP接口连接到传动装置，并能实现传动装置参数的修改、监测、实时曲线的观察或历史曲线的存储和调用。

控制系统具有以下功能：

· 电网电压允许波动：±10%；

· 自动适应电网频率：45∽65Hz；

· 静态速度精度：±0.01%(脉冲编码器反馈)；

· 内置RS-485或RS-232通讯接口。

· 多种网络通讯功能：

  ——与PC机及外部控制设备的连接USS通讯协议；

  ——PROFIBUS DP；

  ——传动点与传动点的直接通讯SIMOLINK；

  ——点对点通讯。

· 参数自优化功能：

通过参数自优化,可以实现装置的最佳控制性能,又能节省调试时间。且优化后的参数还可以人工修改。下列调节器可得到优化：

  ——电枢电流调节器；

  ——速度调节器；

  ——自动测取用于速度调节器预控制器的摩擦和惯性力矩补偿量；

  ——自动测取电机的磁化特性曲线；

  ——励磁电流调节器；

  ——弱磁时的电势调节器。

· 完善的故障监控与诊断功能：

  ——电网故障：缺相、过压、欠压、电网频率；

  ——SCR、快熔及风机故障；

  ——传动装置过流；

  ——电机过载保护（I²t保护）；

  ——测速机监控；

  ——通讯失败；

  ——外部故障；

  ——软件示波器功能和故障状态记忆功能。

· 电枢回路中的调节功能：

——转速给定值

转速给定值和附加给定值的给定源可通过参数设定自由选择：

模拟量给定：0～±10V；0～±20mA；4～±20mA。

通过内装的电动电位计给定；

通过具有固定给定值、点动、爬行功能的开关量连接器给定；

通过基本装置的串行接口给定；

通过附加板给定。

系统软件包括在线测试软件、服务软件等，系统软件在处理器模板上运行，它包括操作系统、监视程序、数据传送和故障诊断等程序。

5  控制系统通讯

本方案中立辊6RA80控制器通过PROFIBUS-DP网与上一级自动化系统通讯，在网上实现速度设定以及速度、电压、电流实际值的采集，完成整个系统的工艺控制、信息管理和系统监控功能。

原S7-200逻辑控制功能由6RA80实现。

两台立辊驱动器之间利用串口通讯，实现主从控制的数据交换。

6  结束语

通过对热轧带钢生产线立辊传动控制系统升级改造的过程分析，谨以此文来与专业同行共同探讨学习，进行交流，为企业面临旧的变频设备汰旧升级换代提供有益的经验，以便更好的为企业做出贡献。

参考文献：

[1]李永东. 交流电机数字控制系统[M]. 北京：北京机械工业出版社,2002年10月.

[2]孙运祥,等. 电机与控制应用[M]. 上海电器科学研究所(集团)有限公司,2020年1月.

作者简介：

朱建强, 1967年2月10日出生，男，大学学历，山东省日照钢铁有限公司工作，电气高级工程师，负责热轧带钢厂电气设备维护管理工作。