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內(nèi)容簡(jiǎn)介：實(shí)現(xiàn)拉矯電機(jī)的負(fù)載分配控制后，可以確保每臺(tái)拉矯電機(jī)不會(huì)產(chǎn)生過載現(xiàn)象，以保證電機(jī)的可靠運(yùn)行，提高電機(jī)的運(yùn)行壽命，減少設(shè)備故障率，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。

前言
隨著生產(chǎn)技術(shù)和裝備水平的不斷提高，特別是在一些使用大型設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，利用多臺(tái)電動(dòng)機(jī)對(duì)同一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)得到了廣泛的應(yīng)用，此時(shí)對(duì)多臺(tái)電機(jī)負(fù)載進(jìn)行分配控制就顯得尤為重要。
濟(jì)鋼第三煉鋼廠引進(jìn)VAI(奧鋼聯(lián))的板坯連鑄機(jī)中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)多達(dá)20臺(tái)拉矯電機(jī)的控制，就采用了負(fù)載分配控制技術(shù)。為了保證鑄坯上的拉矯力矩為一個(gè)常數(shù)，在每個(gè)電機(jī)之間提供了負(fù)載分配功能。根據(jù)所有電機(jī)上的總拉矯電流，負(fù)載分配控制器能為拉矯電機(jī)計(jì)算出一個(gè)相應(yīng)的修正后的速度設(shè)定值（速度偏差），把修正后的設(shè)定值與拉矯電機(jī)的實(shí)際給定值相加，他們的和作為總的速度給定值送給相應(yīng)的拉矯電機(jī)變頻器，就可以通過變頻器的矢量控制實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的負(fù)載分配。根據(jù)所有拉矯電機(jī)的總負(fù)載，可以在HMI上通過設(shè)定每臺(tái)電機(jī)的各自負(fù)載因數(shù)對(duì)每臺(tái)電機(jī)的負(fù)載進(jìn)行校正，負(fù)載因數(shù)可以在-100..0..+100 %之間變化，一個(gè)負(fù)的負(fù)載因數(shù)產(chǎn)生的力矩反作用于澆注方向，以防止鑄坯下滑。這樣，通過采用負(fù)載分配技術(shù)，就可使整個(gè)扇形段中的鑄坯上的拉矯力矩為一個(gè)常數(shù)，確保了板坯表面承受的拉力不變，不至于在拉矯過程中因拉力不均勻造成板坯的質(zhì)量出現(xiàn)問題；同時(shí)，通過對(duì)紅坯的鑄流跟蹤，PLC自動(dòng)修正負(fù)載因數(shù)以保證不同冷卻情況下的紅坯承受不同的壓力，以保證紅坯表面質(zhì)量；所有這些都確保了鑄坯的質(zhì)量。另外，實(shí)現(xiàn)拉矯電機(jī)的負(fù)載分配控制后，可以確保每臺(tái)拉矯電機(jī)不會(huì)產(chǎn)生過載現(xiàn)象，以保證電機(jī)的可靠運(yùn)行，提高電機(jī)的運(yùn)行壽命，減少設(shè)備故障率，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。

2 控制功能的實(shí)現(xiàn)
根據(jù)圖1的控制原理圖可知，要想實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)負(fù)載力矩的分配，主要控制過程可分為三部分：
l 在PLC內(nèi)實(shí)現(xiàn)負(fù)載控制器程序的設(shè)計(jì)。
l 在PLC和變頻器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，PLC從變頻器中讀取實(shí)際力矩，用作負(fù)載控制器的輸入信號(hào)；變頻器從PLC中讀取速度給定值（速度設(shè)定值+負(fù)載力矩控制器輸出的偏差值），用作變頻器的給定信號(hào)。
l 在變頻器中利用矢量控制方式對(duì)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)對(duì)速度和力矩進(jìn)行控制。
因此，為實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載分配控制，主要的控制過程就是對(duì)上述三個(gè)過程進(jìn)行設(shè)置。濟(jì)鋼第三煉鋼廠引進(jìn)VAI(奧鋼聯(lián))的板坯連鑄機(jī)中，PLC采用了SIEMENS的S7—400系列的PLC作為主站，變頻器采用SIEMENS書本型變頻器(MASTERDRIVERS VC )作為DP從站，主站與從站之間采用PROFIBUS總線進(jìn)行通訊；變頻器采用編碼器檢測(cè)速度反饋組成速度閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)矢量控制。下面對(duì)利用PLC進(jìn)行負(fù)載控制器的設(shè)計(jì)和PLC與變頻器的PROFIBUS通訊進(jìn)行介紹，而對(duì)于變頻器的矢量控制因其應(yīng)用比較多，這里不作介紹。
2.1 負(fù)載控制器的設(shè)計(jì)
　　由于負(fù)載控制器的輸出是作為變頻器速度設(shè)定值的偏差參與控制，因此負(fù)載控制器是在PLC中通過編程來實(shí)現(xiàn)的。濟(jì)鋼第三煉鋼廠板坯連鑄機(jī)中，控制系統(tǒng)中使用了S7—400系列的SIEMENS PLC，負(fù)載控制器的程序設(shè)計(jì)是由SIEMENS的STEP7進(jìn)行編程的。由圖1負(fù)載分配控制原理圖可知，首先將力矩設(shè)定值Fseti和從變頻器中讀出的力矩實(shí)際值Frefi進(jìn)行比較，經(jīng)過一個(gè)PID調(diào)節(jié)器的控制后輸出一個(gè)修正后的速度設(shè)定值，作為電機(jī)速度設(shè)定值的一個(gè)偏差值與速度給定值相加作為總的速度給定值（VTseti）輸入到變頻器中，參與電機(jī)的調(diào)速過程，從而對(duì)拉矯電機(jī)實(shí)現(xiàn)負(fù)載分配控制和速度控制。在PLC中實(shí)現(xiàn)力矩的PID調(diào)節(jié)的程序流程圖，如圖2所示。

2.2 PLC與變頻器的通訊
為了對(duì)拉矯電機(jī)進(jìn)行負(fù)載分配控制，PLC中的負(fù)載控制器要隨時(shí)從變頻器中讀取每臺(tái)電機(jī)的實(shí)際力矩，同時(shí)要將總的速度給定值寫入變頻器對(duì)拉矯電機(jī)進(jìn)行負(fù)載控制和矢量控制。因此，正確實(shí)現(xiàn)PLC與變頻器之間的信息通訊是整個(gè)負(fù)載分配控制的關(guān)鍵一環(huán)。
濟(jì)鋼第三煉鋼廠引進(jìn)VAI(奧鋼聯(lián))的板坯連鑄機(jī)中，PLC采用了SIEMENS的S7—400系列的PLC，變頻器采用SIEMENS書本型變頻器(MASTERDRIVERS VC )，它們之間采用PROFIBUS總線進(jìn)行通訊。PROFIBUS 是符合歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN 50170的一種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，它主要采用OSI通訊協(xié)議層中的1—2層。主站與主站之間 PROFIBUS是根據(jù)令牌傳遞過程工作的，即在一個(gè)邏輯環(huán)中，主站成為一個(gè)確定時(shí)間窗口的令牌保持著，在這個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)，擁有令牌的主站能夠與其他主站通訊。同時(shí)它使用一個(gè)較低的主--從過程，實(shí)現(xiàn)與從站通訊。這里采用了PROFIBUS—DP總線方式，允許在PLC和傳動(dòng)裝置（例如，變頻器）之間進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)交換。對(duì)傳動(dòng)裝置的存取總是按照主--從方式進(jìn)行的，傳動(dòng)裝置總是從站，且每個(gè)從站本身都有明確的地址。PROFIBUS周期性傳輸?shù)膱?bào)文結(jié)構(gòu)如圖3所示：

對(duì)于傳動(dòng)裝置可用數(shù)據(jù)區(qū)被劃分成2個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，它們以各自的報(bào)文進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。
·過程數(shù)據(jù)區(qū)（PZD）：控制字和設(shè)定值；或狀態(tài)字和實(shí)際值。
·參數(shù)區(qū)：（PKW）：用于讀寫參數(shù)，讀出故障信息等。
根據(jù)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中傳動(dòng)裝置的任務(wù)不同，用于PROFIBUS—DP主站到變頻器通訊類型的PPO被分為5種。在這套系統(tǒng)中采用了PPO2型通訊報(bào)文，它的報(bào)文結(jié)構(gòu)如圖4所示：

3 結(jié)束語：
總之，在多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)同一設(shè)備的過程中使用負(fù)載分配控制技術(shù)，對(duì)于提高產(chǎn)品的質(zhì)量以及減少設(shè)備的故障率方面具有極大的作用。特別是在濟(jì)鋼第三煉鋼廠板坯連鑄機(jī)的拉矯系統(tǒng)中采用負(fù)載分配技術(shù)后，不僅使每臺(tái)拉矯電機(jī)作用在紅坯上的拉力為一常數(shù)，確保了鑄坯的表面質(zhì)量；而且根據(jù)不同位置的鑄坯內(nèi)部凝固情況，使鑄坯承受相應(yīng)的壓力，以確保了鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量。同時(shí)，由于實(shí)現(xiàn)了負(fù)載分配，避免了多臺(tái)電機(jī)中某些電機(jī)由于承受負(fù)載不均勻或過載而影響其運(yùn)行和壽命，這樣即減少了設(shè)備故障率，提高了生產(chǎn)效率；又大量減少電機(jī)的消耗，節(jié)約了設(shè)備維修費(fèi)用。由此可見，對(duì)多臺(tái)拉矯電機(jī)使用負(fù)載分配控制技術(shù)，無論是在提高產(chǎn)品質(zhì)量方面，還是在提高電機(jī)壽命方面，均取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

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