1 引言
在我國冷軋鋼板產(chǎn)量日益增加的今天，用戶不僅對冷軋鋼產(chǎn)品的機械特性的要求不斷提高，對產(chǎn)品的表面光潔度也提出了新的要求。從軋機出來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。寶鋼為了適應市場的需求，新增一條脫脂機組用于清除乳化液斑跡和鐵屑殘余物，通過提高帶鋼表面清潔度而提高冷軋產(chǎn)品的質(zhì)量。脫脂機組的特點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。
脫脂機組的工藝流程如圖1所示。

圖1 脫脂機組的工藝流程圖
脫脂機組的傳動設備全部采用交流電機，電機的供電系統(tǒng)為dc-ac變頻器，采用西門子新型6se70系列傳動變頻設備。變頻器在自動控制系統(tǒng)中采用profibus-dp網(wǎng)絡進行通訊控制，通過在變頻器的設置參數(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)控制的預處理。
張力輥變頻器的控制板的組成如下:cuvc、cbp、lba、adb、t100。具體控制原理為通過profibus-dp網(wǎng)絡接收控制字和數(shù)據(jù)字到t100中，經(jīng)過處理后傳送到cuvc板，經(jīng)過實際速度值參與的運算后，將變頻器的狀態(tài)字和電流等實際值傳送到t100，然后再次經(jīng)過運算將變頻器狀態(tài)和實際值通過profibus-dp網(wǎng)反饋到tdc。
變頻器在張力控制和profibus-dp網(wǎng)絡通訊中的具體實現(xiàn)如下文。
2.1 profibus-dp到t100通訊
t100接收tdc發(fā)來的控制字、速度設定值及轉(zhuǎn)矩設定值。在張力輥的控制中，需要在t100中設定與變頻器相對應的張力輥輥徑和齒輪箱速比，用于電機轉(zhuǎn)速與線速度之間的計算。t100與profibus-dp網(wǎng)絡的輸入端定義如下:
控制字1　ctlw1:k062;
控制字2 ctlw2:k065;
速度設定值vl:h535=k063;
加速度dvdt:h538=k066;
轉(zhuǎn)矩設定值tq_set: h550=k067;
delta_v使能:b129;
點動　jog_enable=b138;
點動　jog(-)=b140;
點動速度: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tdc發(fā)送控制字ctlw1和ctlw2實現(xiàn)。在t100工藝板中，主導速度通過profibus-dp網(wǎng)絡接口的k063數(shù)據(jù)字提供，為了實現(xiàn)張力控制，必須在速度環(huán)中設置delta_v。根據(jù)工藝控制的需要，機組在穿帶時，采用速度控制，這時delta_v禁止，張力設定值不投入。當穿帶結(jié)束后帶鋼在卷取機上卷取三卷后，張力輥采用張力控制，這時將delta_v釋放并將張力設定值投入。由于工藝的特點，卷取機的功率比較大，在運行過程中，張力輥的力矩方向為反向力矩，因此delta_v設置為-5%。
經(jīng)過t100處理后，將設定線速度轉(zhuǎn)換成電機的轉(zhuǎn)速，傳到cuvc參與速度環(huán)的運算:

在以上轉(zhuǎn)換關系式中，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，然后通過設置cuvc的參數(shù)接收控制字、速度設定值和力矩設定值以及磨擦慣量補償和加速度等。
速度設定p433=k3002;
力矩正限幅p493=k3007;
力矩負限幅p499=k3008;
磨擦慣量補償和加速度p506=3006。
這樣通過cuvc中的速度環(huán)與電流環(huán)可以實現(xiàn)對電機的變頻控制。
在變頻器的配置中，速度實際值通過脈沖編碼器輸入到cuvc控制板，在cuvc中實現(xiàn)速度閉環(huán)。并通過與t100的數(shù)據(jù)連接，將速度實際值傳送到t100工藝板，用于磨擦慣量補償?shù)纳珊蛯dc的實際值輸出。
在張力輥變頻器中，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);
速度實際值m_act_f(p743.2=k0148);
電流實際值m_act_i(p743.5=k0022);
和轉(zhuǎn)矩實際值m_act_tq(p743.6=k0024)。
2.3 從t100到profibus-dp網(wǎng)的數(shù)據(jù)通訊
經(jīng)過對速度的處理，將張力輥的角速度轉(zhuǎn)換為線速度，并與變頻器的狀態(tài)字和電流實際值一起通過profibus-dp網(wǎng)傳到tdc。t100與dp網(wǎng)絡的通訊用固定的變頻器參數(shù)h311設置。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;
實際電流:h311.6=k119。
張力輥線速度與轉(zhuǎn)速之間的關系如下:

在本機組中，張力輥的控制方式分為速度控制和張力控制，當采取張力控制時，將出口1＃張力輥的速度實際值作為主導值輸入，通過delta_v和釋放張力設定值tq_set實現(xiàn)。在調(diào)試過程中，通過多次空載運行試驗，不斷修正磨擦慣量補償。將變頻器輸出的線速度與實測線速度作比較，校正張力輥輥徑的誤差。

3 結(jié)束語
通過變頻器的參數(shù)設置與調(diào)試中的不斷優(yōu)化，完成了脫脂機組工藝控制的特殊要求。保證了動態(tài)張力和靜態(tài)張力的穩(wěn)定，實現(xiàn)張力輥從速度控制到張力控制的穩(wěn)定過渡。