“S”压延机改造

1、压延机系统改造“S”四辊压延机给定和调速系 统的改造李大虞 王莉娟摘要：通过对调速器的改造，提高设备的稳定性，降低备件成本关键词：直流调速器 S7300PLC贵州轮胎股份公司二分厂2005-1-7“S”四辊压延机给定系统和调速器的改造李大虞 王莉娟摘要： 通过对调速器的改造，提高设备的稳定性和运行水平，降低备件成本关键词：直流调速器 S7300PLC一、改造前的设备状况贵州轮胎股份公司的“S”四辊压延生产线压延生产线为十余年前由意大利进口设备，在当时设计是比较先进的，但是现在很多备品备件很难买到。另外，即使能买到备件，也需要从国外进口，价格比较昂贵。此外设备的模拟量输入、调整、运算、输出均为模

2、拟电子线路实现。由于模拟电子线路的固有缺点，造成设备模拟量部分存在着调整困难、设定值漂移 、维护困难、可靠性差等缺点。生产线卷绕控制全部也采用电子电路板进行控制，调节电位器多，工作不稳定，故障频繁，维修成本高。二、调速器的改造该生产线原采用了西门子80年代生产的模拟量直流调速器，另外，该调速器由于是模拟量直流调速器，它的控制精度和稳定性比数字量直流调速器要差；系统的保护功能也比较差。而改造后拟采用的西门子调速器，其性能远远超越原模拟调速器，其采用测速反馈时控制精度为0.1%，采用编码器反馈时控制精度为0.006%，并且升降速时间连速可调，能自行优化调速器电流环和电压环参数。对电动机的电枢回路、

3、励磁回路、测速机以及可控硅等进行监测控制，不仅提高了设备的稳定性、减少了设备故障维修时间，还可以较方便地设定电动机的过载电流的大小和时间，更好地保护电动机。 为此，我们利用2004年国庆检修对此进行了改造。下面我以压延机冷却辊为例探讨整个系统的调速器的改造过程。调速系统的参数和新调速器的选择直流电机型号：MGL-132-L 功率：31KW电枢电流：88A 电枢电压：400V励磁电压：190V 励磁电流：4.2A由于压延机冷却辊是三闭环直流调速系统，外环为张力环。在压延机启动和张力较小时，冷却辊会工作在逆变状态。所以选择西门子6R2830-6DV61 100A四象限调速器。1、励磁回路的改造原压

4、延机励磁供给分为前压延、后压延、主机三部分，系统只要送控制电源直流电机励磁和风机就送上。在压延机待机时浪费电力资源且对设备不利，改造后，我们采用启动时送励磁，停止延时5S断励磁。原调速器没有励磁监控功能，它采用CS377板上微电压继电器（1.5V），通过串联在励磁回路的两颗功率二极管分压使微电压继电器吸合如图：1-1图11 老调速器的励磁检测由于CS377板已使用近10年，且无备件更换。在国内可替换产品，现改用西门子6R2330-6DV61调速器后，具有较先进的励磁监控功能，可以省去该电路板。2、报警回路的改造原调速器设有过载报警、快速保险熔断报警、可控硅散热片温度报警以及调速器冷却风扇故障报

5、警。所有的报警点都并联一个发光二极管然后串联送给PLC。新调速器有良好的故障监测功能，能提供详细的报警代码。并通过集电极开路的三极管输出，如图：1-2。图12 新调速器的报警输出 3、调试 在改造前测量原调速器在给定为5.7V时，电枢电压为301V。更换为6R2330-6DV61调速器后，按照调速器的使用手册设置好调速器的各参数，然后采用调速器的本控给定将电位器调到5.7V，然后调整R1和R2使调速器的P08等于301V。三、给定系统的改造由于原系统的PLC采用的是西门子S5-115，该系列的PLC已属过时产品，备件难以购买。所以改造后给定系统采用西门子S7300PLC（CPU：315-2DP

6、 为中央处理单元）。用模拟量输出连接调速器的给定，输入模块连接张力变送器和超声波的的输出。1、S5和S7输入和输出的连接由于改造时间和技术的限制，为减小改造风险。我们尽可能的不改变原S5的程序，把S5原来控制给定的输出直接接在S7的输入上，把原来给定板输出到S5的通过S7处理后送到S5的输入口上。这样原S5的程序基本不改变。图13 S5的输出和S7的输入连接图图14 S7的输出和S5的输入连接图2、全线给定的形成和张力控制1）压延张力控制的改造工作原理两单元之间的织物张力为：F=sy/lt1t2(V1- V2)dtF=k1t1t2Vdt式中：F：张力； S织物面积；K1：变换系数，K1= sy

7、/ll:两传动点间的距离；y：织物的弹性模量所以只要保持两个传动单元之间的线速度差恒定，就可以保持张力恒定。控制方式将张力传感器的信号经变送器放大为标准信号0-10V后送给PLC。在PLC与设定张力值进行比较后进行PI运算，从而改变调速器的给定，达到设定张力，并使干燥辊或冷却辊与主机的速度保持恒定。图15全线给定的控制示意图。 图15全线给定控制图2）卷绕控制工作原理两单元之间的织物张力为：F=K0T(V1- V2)dt所以只要保持两个传动单元之间的速度差恒定，就可以保持张力恒定。本系统的设计思想是将直接张力控制与扰动补偿结合起来。具体说就是根据卷径的变化信号产生的卷径信号D(在卷取处安装超声

8、波传感器用来检测卷取卷绕半径的变化)，利用计算机的除法器计算出转速给定信号Ugn,即Ugn=Ugv/D由于转速给定Ugn能够适应卷径的变化，使得卷径扰动得到补偿，保证线速度基本保持不变。张力调节器的输出信号实际只起到微调作用。张力传感器检测卷取张力。控制方式压延机的卷取张力是通过调节后牵引与1或2卷取之间的速度差来产生的。由操作人员设定张力，通过PLC程序进行运算，和设定张力进行比较，控制调速器的给定，使卷取的卷绕线速度和后牵引保持一致，张力基本保持恒定。为了保证压延机在生产过程中前、后蓄布架保持在一恒定位置运行，在蓄布架上安装无接触式线型霍尔传感器进行位置检测，并将信号送到PLC进行控制，用

9、来改变前后牵引的速度 。3、调试1）PLC分别给每一台调速器送相同的给定，用转速表分别测出各段的线速度。然后计算出全线线速度相同时的各台调速器的给定比例。2）用标准砝码对张力传感器进行校准。3）加入张力控制，调整程序并改变干燥辊和冷却辊的PID调节器，使前后压延张力稳定。4）加入前后蓄布架的位置控制，调整程序并改变前牵引和后牵引的PID调节器及位置传感器的作用，使前后前后蓄布架稳定。5）通过测量并计算卷取和后牵引的速度变化关系，调整程序并改变1#卷取和2#卷取PID调节器使卷绕张力稳定。四、效益分析1、直接经济效益：原老调速器所用调速板CS913和触发板CS086D+E购买价格共计4.5万元，

10、若购买整套100A的调速器估价在6万元。改造后所用的西门子调速器6R2330-6DV61 100A价格仅为9000元。原CS377板国外进口价格近3000元，改造后可不再使用。每套调速器可以节约：60000+3000-900054000元。该生产线共使用了10台调速器，若备用3台调速器，可以节约16万元以上。并且今后长期会带来更大的经济效益。该生产线的给定控制板共有电路板19块，每块购买价格约10000元，若备10块（因有不同的规格），需100000元或者更高。改造后使用的西门子PLC，所有模块和CPU备一套也只需要20000元左右，并且可以与公司的其它设备备件统一，节约了备件成本。给定板备件可以节约：100000-2000080000元。2、间接经济效益原使用的调速器和给定板现国外已经停止生产，如果需要购买必须通过COMERIO公司在欧洲定做，价格十分昂贵且供货周期长，一旦设备出现故障将造成公司停产，损失巨大。由于所采用的模板为模拟量模板，因此即使有备件更换在调试时也需花较大时间，严重影响公司生产计划完成。通过改造，既保证设备备件的供给又大幅度降低了采购费用，同时由于采用的是数字控制设备，大大降低设备故障及备件更换调试时间。并且在这次改造中，我们只更换了部分调速器，可用换