西门子直流调速器在磨床的应用论文 摘 要：轧辊磨床电气控制系统中，S7-200 作为主控制器用来控 制轧辊磨床的全部动作， 用直流调速器进行机床各直流电机的调速控 制，通过对调速器各个参数的设置，使其调速控制电机的启动、停止 更加的平稳。

在控制柜上安装有电枢电压、电流、励磁电流、电机的 速度指示表，使用 TD200 触摸屏进行设备运行的监控，设备故障的报 警。

这些使磨床电气控制结构有效的简化，减少了干扰源，大幅提高 了控制系统的抗干扰能力。

前言 BE-760S 型外圆磨床是高精度外圆磨床，主要用于热轧工作辊的 磨削。

由于设备已经使用多年，目前电气元件老化严重，使用可控硅 进行调速系统的稳定性越来越差、参数漂移较大，稳速性能很差，故 障越来越多，维修成本逐年加大，其控制精度也越来越差，导致了轧 辊精度无法满足要求，严重的制约了生产的有效进行和轧制产品精 度。

原来的控制系统采用晶体管元件所构成的的逻辑电压、 电流双闭 环自动控制系统。

随着电子电力技术的发展、 计算机控制技术的进步， 数控技术正在发生翻天覆地的变化。

数控系统已实现了向薄化、 小型、智能化、网络化方向发展，这些都为磨床的改造了技术支 持和强有力的保障。

因此，为了达到优化完善电气控制系统，方便操 作、提高生产率，提高设备控制性能的目的，我们对磨床电气控系统 的改造已显得尤为迫切。

1 电气控制的功能及要求 磨床的的控制要求 （1） 主轴电机为单向运行， 需要转速的范围为 40～1800rpm/min ， 调速比为 9：1，电机的启停操作及速度调节都是在磨床可移动的操 作箱上操作。

（2）机台的运行要求：油泵运行且压力正常；保留原有的过电 流、限位保护，及运行方式；磨床的控制主要是实现低速、快速、爬 行速度时的往复左右行走； 左、 右自动切换必须有保护； 台床具有左、 右寸动运行功能；调速范围为 40～1800rpm/min 调速比 9：1。

（3）砂轮电机运行的先决条件为油泵正常运行，在油泵运行的 情况下，且油压正常；运行为单向运行方式，当电枢电流过额定电 流的 120% 时采取弱磁调速；砂轮台运行方式有高速前进、后退，前 冲和后冲，砂轮需实现自动给进。

（4）砂轮根据轧辊的形状不同，可选择曲面背隙补偿开关是否 加入运行，可使砂轮工作中与辊面接触均匀。

（5）系统采用西门子全数字直流调速器及 PLC 构成的全数字直 流调速系统实现。

（6）改造后实现原系统的所有功能，同时操作方式应与原来的 方式保持一致。

（7）直流调速器满足电控系统的静、动态调速的性能要求，电 机的过载能力为电机额定电流的 2.5 倍。

西门子全数字直流调速器在轧机主中的应用 1、前言 发电机、 电动机机组是50年代直流电机调速的成熟技术。

攀长钢700热带轧机采用了三套这种机组， 分别应用于φ750 立辊、φ660二辊和φ400/φ820四辊轧机，拖动主电机。

随着产能要求日益提高及轧制合金扁钢的需要，主传动系统轧制 时间长，容易跳闸，不能满足生产需要。

为此，决定保留原主电机，对调速控制系统升级改造，既可减少投资，降低成 本，又能投产早，见效快。

2、系统概述 根据主电机四象限工作的特点，电机调速系统采用整流变压器+国产大容量晶闸管与西门子6RA70全数字直流调速 器组合+励磁调速器组成。

一套6相反并联晶闸管整流装置由一台6RA70调速器控制触发角，称之为“小触大”模式，既采 用小容量6RA70（电枢电流30A，励磁电流5A，四象限工作）一台作基本控制单元，触发大容量晶闸管（大2500A） 。

主电机容量分别是立辊 500KW ，二辊2050KW，四辊1600KW。

立辊主电机较小，采用一套调速系统，设备构成：一台 整流变压器，一套6RA70与晶闸管组合（一台6RA70作主调速器） ，一台6RA70励磁调速器。

二、四辊主电机较大，考虑 容量易实现和抑制5， 7次谐波， 采用十二相桥式整流， 设备构成： 两台整流变压器， 两套6RA70与晶闸管组合 （两台6RA70 分别作主、从调速器） ，一台励磁调速器，并联给主电机供电。

6RA70自身励磁输出电流太小，不能直接主电机高达400多安励磁电流，因而要用一台6RA70（电枢电流600A， 单象限工作）的电枢输出给电机励磁绕组供电。

6RA70主调速器通过PROFIBUS-DP与一台西门子S7-400PLC组成分布式I/O系统。

S7-400承担了调速器的控制指令 发送、监控报警信号的显示任务。

人机界面由运行于工控机的wincc完成，系统运行状态信号和电机转速，电枢、励磁电流，电压，都可以直观地显 示。

图1示出了二辊系统原理，图2示出了PLC系统图。

[img]20257.jpg[/img] [img]20908.jpg[/img] 3、整流调速器构成 要实现“小触大”技术，以400V，30A的调速器控制700V~800V，几千安的晶闸管装置，必须给主、从调速器几个信 号：①同步电压信号②电流信号③电压反馈。

在晶闸管装置的交流侧分别用Y/Y-12的800V/400V信号变压器取回同步电 压信号，用3000A/5A的电流互感器取回电流信号，用分压电阻在晶闸管装置直流侧取回电枢电压信号，这几个信号需要 改动6RA70内部电路板才可接入。

同时切断调速器内原晶闸管通路，将脉冲信号引出再经放大送至大容量晶闸管，由于 都是四象限工作制，脉冲信号正、反组一一对应。

脉冲信号线是两个控制柜之间的联线，采用三绞线提高抗干扰的能力。

调速器并联使用时通过设置参数确定主从关系，调速器内速度环、电流环和励磁控制都使用的作主调速器，只使用

电流环的作从调速器。

主调接受主给定、速度反馈信号，同励磁调速器交换信号，机箱内安装CUD1控制主板和用与 PROFIBUS通讯的CBP2板。

4、参数设置 6RA70调速原理类似传统模拟调速,仍然由速度调节器和电流调节器构成双闭环调速， 但全数字式微处理器把6RA70 内的功能全部模块化,功能模块化的思想在80年代的STD总线工业控制机即实现了， 但那是硬件功能模块化,6RA70更进一 步使软件功能模块化。

要完成一项任务,需要设置参数编程调用这些模块,使其成为一个整体。

一个才出厂的6RA70不按 系统要求进行参数设置是无法直接应用的。

参数设置包括以下几个方面。

4.1、调速器端子的设置 有两类端子：开关量输入输出，模拟量输入输出。

开关量输入端子38、37功能固定，接入合闸和使能信号，39接入整流装置主快熔熔断信号，用P657调用，送入控制 字，39有效时调速器脉冲信号。

输出端子47、46和54、48外接继电器线圈，分别定义为调速器正常、就绪，前者其 开点串入合闸控制回路，后者其开点串接信号灯。

参数设置：P771=B107，P772=B104。

主调模拟量输入端子103、104接入测速发电机电压信号，4、5接入主给定输入信号，6、7接入励磁调速器返回信号。

模拟输出端子主调的14、15作励磁给定输出，接电机电流表，参数设置：P755=K106。

从调的16、17接电机速度表，参 数设置：P755=K117。

4.2、励磁的设置 主调速器与励磁调速器数据交换采用模拟方式。

主调端子14、15，连线至励磁调速器的端子6、7，励磁调速器的端 子14、15，连线至主调端子6、7。

参数设置：主调P750=K268，P612=K15 ，励磁调速器P601=K10，P750=K116。

这样 使得主调的励磁给定加到励磁调速器的电流环，励磁调速器电枢电流实际值送回主调，作为主调励磁电流环的实际值。

4.3、主、从调速器构成双闭环 数据通过装置对装置通讯方式交换。

参数设置：主调P794=K120，从调P601=K6001。

这样设置可使一个主给定经 主调速度环后，同时加至主从调速器的电流环，之后产生触发脉冲，触发各自的晶闸管装置。

4.4、通过S7PLC发来的指令 包括二、四辊3档限速，二辊3档电流限幅。

PLC将限速、限流数据通过过程控制字PZD6和PZD4传给主调速器，参数设置：P632=K3006，P603=K3004。

前者把 速度调速器的给定限幅，限幅大小由k3006的值确定，后者限流的大小由k3004的值确定。

4.5、基本参数P100、P101、P102的设置 P100的值设定为调速器的大电枢电流30A，表示调速器可控制整流装置到大电流，其值由电流互感器确定，如 互感器是3000/5，则大电流是3000A。

P101设定为400V时，由于这一电压信号取至电阻分压后的值，实际电枢电压值=400V*2=800V。

P102设定为大值5A时，表示励磁调速器可达到它的大值，如励磁调速器是600A，则主调控制的励磁电流可达 600A。

5、结论 1、三套调速装置今年二月投运以来运行良好，相同的轧制道次原来要一分半钟，现在只要一分钟，电枢电流限幅 避免了轧制中跳闸，完全满足工艺轧制需要，证明小触大技术完全可行。

2、小触大技术既充分应用了全数字调速器强大的控制功能，又大大降低成本，是西门子同容量调速器价格的1/6。

损失一部分报警功能，可通过另加测温装置解决。

3、6RA70软件功能单元模块化，为实现小触大技术了可能，通过参数编程调用，使设计者的思想得以变成现 实。

西门子全数字直流调速器在 700 热带可逆轧机主传动改造中的应用 摘要： 本文介绍了西门子 6RA70 调速器与国产晶闸管装置如何组合应用于可逆轧机。

简要说明了系统构 摘要： 成和主要参数的设置。

关键词： 关键词： 小触大，参数调用，功能模块，直流调速。

1、前言 发电机、 电动机机组是 50 年代直流电机调速的成熟技术。

攀长钢 700 热带轧机采用了三套这种 机组，分别应用于 φ750 立辊、φ660 二辊和 φ400/φ820 四辊轧机，拖动主电机。

随着产能要求日益 提高及轧制合金扁钢的需要，主传动系统轧制时间长，容易跳闸，不能满足生产需要。

为此，决定保留 原主电机，对调速控制系统升级改造，既可减少投资，降低成本，又能投产早，见效快。

2、系统概述 根据主电机四象限工作的特点，电机调速系统采用整流变压器+国产大容量晶闸管与西门子 6RA70 全数字直流调速器组合+励磁调速器组成。

一套 6 相反并联晶闸管整流装置由一台 6RA70 调速器 控制触发角，称之为“小触大”模式，既采用小容量 6RA70（电枢电流 30A，励磁电流 5A，四象限工作） 一台作基本控制单元， 触发大容量晶闸管 （大 2500A） 主电机容量分别是立辊 500KW ， 。

二辊 2050KW， 四辊 1600KW。

立辊主电机较小，采用一套调速系统，设备构成：一台整流变压器，一套 6RA70 与晶闸 管组合（一台 6RA70 作主调速器），一台 6RA70 励磁调速器。

二、四辊主电机较大，考虑容量易实现和 抑制 5，7 次谐波，采用十二相桥式整流，设备构成：两台整流变压器，两套 6RA70 与晶闸管组合（两 台 6RA70 分别作主、从调速器），一台励磁调速器，并联给主电机供电。

6RA70 自身励磁输出电流太小， 不能直接主电机高达 400 多安励磁电流， 因而要用一台 6RA70 （电枢电流 600A，单象限工作）的电枢输出给电机励磁绕组供电。

6RA70 主调速器通过 PROFIBUS-DP 与一台西门子 S7-400PLC 组成分布式 I/O 系统。

S7-400 承担了 调速器的控制指令发送、监控报警信号的显示任务。

人机界面由运行于工控机的 wincc 完成，系统运行状态信号和电机转速，电枢、励磁电流，电压， 都可以直观地显示。

图 1 示出了二辊系统原理，图 2 示出了 PLC 系统图。

3、整流调速器构成 要实现“小触大”技术，以 400V，30A 的调速器控制 700V~800V，几千安的晶闸管装置，必须 给主、从调速器几个信号：①同步电压信号②电流信号③电压反馈。

在晶闸管装置的交流侧分别用 Y/Y-12 的 800V/400V 信号变压器取回同步电压信号，用 3000A/5A 的电流互感器取回电流信号，用分压 电阻在晶闸管装置直流侧取回电枢电压信号， 这几个信号需要改动 6RA70 内部电路板才可接入。

同时切 断调速器内原晶闸管通路，将脉冲信号引出再经放大送至大容量晶闸管，由于都是四象限工作制，脉冲 信号正、反组一一对应。

脉冲信号线是两个控制柜之间的联线，采用三绞线提高抗干扰的能力。

调速器并联使用时通过设置参数确定主从关系，调速器内速度环、电流环和励磁控制都使用的作 主调速器，只使用电流环的作从调速器。

主调接受主给定、速度反馈信号，同励磁调速器交换信号，机 箱内安装 CUD1 控制主板和用与 PROFIBUS 通讯的 CBP2 板。

4、参数设置 6RA70 调速原理类似传统模拟调速,仍然由速度调节器和电流调节器构成双闭环调速，但全数字式 微处理器把 6RA70 内的功能全部模块化,功能模块化的思想在 80 年代的 STD 总线工业控制机即实现了， 但那是硬件功能模块化,6RA70 更进一步使软件功能模块化。

要完成一项任务,需要设置参数编程调用这 些模块,使其成为一个整体。

一个才出厂的 6RA70 不按系统要求进行参数设置是无法直接应用的。

参数 设置包括以下几个方面。

4.1、 4.1、调速器端子的设置 有两类端子：开关量输入输出，模拟量输入输出。

开关量输入端子 38、37 功能固定，接入合闸和使能信号，39 接入整流装置主快熔熔断信号，用 P657 调用，送入控制字，39 有效时调速器脉冲信号。

输出端子 47、46 和 54、48 外接继电器线圈， 分别定义为调速器正常、就绪，前者其开点串入合闸控制回路，后者其开点串接信号灯。

参数设置： P771=B107，P772=B104。

主调模拟量输入端子 103、104 接入测速发电机电压信号，4、5 接入主给定输入信号，6、7 接入励 磁调速器返回信号。

模拟输出端子主调的 14、 作励磁给定输出， 15 接电机电流表， 参数设置： P755=K106。

从调的 16、17 接电机速度表，参数设置：P755=K117。

4.2、 4.2、励磁的设置 主调速器与励磁调速器数据交换采用模拟方式。

主调端子 14、15，连线至励磁调速器的端子 6、7， 励磁调速器的端子 14、15，连线至主调端子 6、7。

参数设置：主调 P750=K268，P612=K15 ，励磁调速

器 P601=K10，P750=K116。

这样使得主调的励磁给定加到励磁调速器的电流环，励磁调速器电枢电流实 际值送回主调，作为主调励磁电流环的实际值。

4.3、 4.3、主、从调速器构成双闭环 数据通过装置对装置通讯方式交换。

参数设置：主调 P794=K120，从调 P601=K6001。

这样设置可 使一个主给定经主调速度环后，同时加至主从调速器的电流环，之后产生触发脉冲，触发各自的晶闸管 装置。

4.4、 4.4、通过 S7PLC 发来的指令 包括二、四辊 3 档限速，二辊 3 档电流限幅。

PLC 将限速、限流数据通过过程控制字 PZD6 和 PZD4 传给主调速器，参数设置：P632=K3006， P603=K3004。

前者把速度调速器的给定限幅，限幅大小由 k3006 的值确定，后者限流的大小由 k3004 的值确定。

4.5、 P100、P101、 4.5、基本参数 P100、P101、P102 的设置 P100 的值设定为调速器的大电枢电流 30A， 表示调速器可控制整流装置到大电流， 其值由电流 互感器确定，如互感器是 3000/5，则大电流是 3000A。

P101 设定为 400V 时，由于这一电压信号取至电阻分压后的值，实际电枢电压值=400V*2=800V。

P102 设定为大值 5A 时，表示励磁调速器可达到它的大值，如励磁调速器是 600A，则主调控制 的励磁电流可达 600A。

5、结论 1、三套调速装置今年二月投运以来运行良好，相同的轧制道次原来要一分半钟，现在只要一分钟， 电枢电流限幅避免了轧制中跳闸，完全满足工艺轧制需要，证明小触大技术完全可行。

2、小触大技术既充分应用了全数字调速器强大的控制功能，又大大降低成本，是西门子同容量调 速器价格的 1/6。

损失一部分报警功能，可通过另加测温装置解决。

3、6RA70 软件功能单元模块化，为实现小触大技术了可能，通过参数编程调用，使设计者的 思想得以变成现实。