中達電通股份有限公司應用方案：台達產品在酸洗線上的應用

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台達產品在酸洗線上的應用

中達電通股份有限公司

熱軋板卷係在終軋溫度800～900℃高溫下經受熱軋，因此，在帶鋼表麵生成大量氧化鐵皮。如果不經過清洗而直接進入到冷軋,軋製時會將氧化鐵皮壓入帶鋼基體，影響冷軋板表麵質量及加工性能；氧化鐵皮破碎後進入冷卻潤滑的乳化液係統，損壞設備並縮短乳化液使用壽命；損壞軋輥。

為除去這種氧化鐵皮，通常采用機械法和化學法相結合的方法。所謂機械法是采用除鱗機進行彎曲加工使氧化鐵皮中發生龜裂，容易和酸接觸而除掉氧化鐵皮的方法。所謂化學法是使氧化鐵皮和酸發生反應而除去氧化鐵皮（FeO、Fe3O4、Fe2O3）的方法。所使用的酸通常是硫酸或鹽酸。鹽酸和硫酸相比較，具有與氧化鐵皮反應快、生成的鐵鹽在鹽酸中溶解度大等優點，因此，可加快酸洗線的速度，提高了生產效率。

suanxishilengzhadaigangshengchangongyizhongfeichangzhongyaodegongyi，chuleqingchudaigangbiaomiandeyanghuatieyiwai，haijubeitiaojiejuanzhong，jianquliebiandezuoyong，weizhajitigonghegedepiliao，yibaozhenglengzhajinengshunlideshengchanchuhegededaigangchanpin。changyongsuanxixianfentuilashi酸洗線和連續式酸洗線兩種。

酸洗前後

山(shan)東(dong)某(mou)地(di)是(shi)廚(chu)具(ju)之(zhi)鄉(xiang)，使(shi)用(yong)了(le)大(da)量(liang)的(de)彩(cai)鋼(gang)板(ban)。而(er)經(jing)過(guo)熱(re)熱(re)軋(zha)後(hou)的(de)鋼(gang)帶(dai)，需(xu)要(yao)經(jing)過(guo)酸(suan)洗(xi)，冷(leng)軋(zha)，鍍(du)鋅(xin)，噴(pen)塗(tu)，最(zui)終(zhong)才(cai)能(neng)成(cheng)為(wei)彩(cai)鋼(gang)板(ban)使(shi)用(yong)。某(mou)生(sheng)產(chan)廠(chang)一(yi)直(zhi)具(ju)備(bei)冷(leng)軋(zha)，鍍(du)鋅(xin)，噴(pen)塗(tu)的(de)生(sheng)產(chan)能(neng)力(li)，而(er)酸(suan)洗(xi)的(de)工(gong)藝(yi)一(yi)般(ban)都(dou)是(shi)在(zai)其(qi)他(ta)廠(chang)家(jia)完(wan)成(cheng)的(de)。為(wei)了(le)完(wan)善(shan)整(zheng)個(ge)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)，此(ci)次(ci)也(ye)決(jue)定(ding)增(zeng)加(jia)一(yi)條(tiao)酸(suan)洗(xi)線(xian)。考(kao)慮(lv)到(dao)台(tai)達(da)產(chan)品(pin)較(jiao)高(gao)的(de)性(xing)價(jia)比(bi)以(yi)及(ji)及(ji)時(shi)高(gao)效(xiao)的(de)技(ji)術(shu)支(zhi)援(yuan)，於(yu)是(shi)在(zai)此(ci)條(tiao)酸(suan)洗(xi)線(xian)設(she)備(bei)上(shang)，選(xuan)用(yong)了(le)台(tai)達(da)的(de)產(chan)品(pin)。

此條生產線設計最高線速度為50m/min，加工鋼帶的規格是：3mm×1010mm，重量為17噸。

1.工藝介紹

圖1 酸洗線

酸洗線由入口段、工藝段（化學處理段）、出口段三部分組成。

入口段：入口段的主要作用是將帶鋼開卷、穿帶輸送到工藝段、出口段。上圖中放卷，矯直部分都屬於入口段的傳動部分；

工藝段（化學處理段）：工藝段由預清洗段、酸洗段及漂洗段組成。上圖中擠幹部分屬於工藝段的傳動部分。

出口段：上圖中夾送，糾偏，切邊，廢邊卷曲，張力棍，收卷部分都屬於出口段的傳動部分。

2.控製係統分析

本生產線主控係統是西門子S7-300，主要完成酸洗線各工藝功能的控製。

此(ci)條(tiao)生(sheng)產(chan)線(xian)的(de)電(dian)氣(qi)傳(chuan)動(dong)部(bu)分(fen)由(you)多(duo)個(ge)單(dan)元(yuan)組(zu)成(cheng)，各(ge)單(dan)元(yuan)之(zhi)間(jian)必(bi)須(xu)保(bao)證(zheng)速(su)度(du)同(tong)步(bu)，另(ling)外(wai)，在(zai)卷(juan)曲(qu)部(bu)分(fen)必(bi)須(xu)保(bao)證(zheng)帶(dai)材(cai)有(you)合(he)適(shi)的(de)張(zhang)力(li)，以(yi)保(bao)證(zheng)產(chan)品(pin)的(de)質(zhi)量(liang)。

酸(suan)洗(xi)線(xian)的(de)電(dian)機(ji)一(yi)般(ban)有(you)兩(liang)種(zhong)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)，速(su)度(du)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)和(he)轉(zhuan)矩(ju)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)。為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)速(su)度(du)的(de)同(tong)步(bu)性(xing)和(he)有(you)效(xiao)張(zhang)力(li)，此(ci)條(tiao)生(sheng)產(chan)線(xian)中(zhong)放(fang)卷(juan)部(bu)分(fen)，擠(ji)幹(gan)部(bu)分(fen)，廢邊卷曲部分以及收卷部分，我們采用了轉矩控製方式；而矯直部分，夾送部分，糾偏部分，切邊部分，張力棍部分，我們采用了速度控製方式。

為了保證速度控製方式下的同步性，本設備是通過高速總線Profi-bus通訊來實現。Profi-bus總線通訊的方式是采用數字量來完成與變頻器之間的溝通，頻率命令的精度可達到0.01Hz；高達1M的(de)通(tong)訊(xun)速(su)率(lv)，保(bao)證(zheng)多(duo)個(ge)傳(chuan)動(dong)點(dian)之(zhi)間(jian)頻(pin)率(lv)命(ming)令(ling)的(de)同(tong)步(bu)到(dao)達(da)，同(tong)時(shi)也(ye)能(neng)夠(gou)對(dui)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)，例(li)如(ru)輸(shu)出(chu)頻(pin)率(lv)，輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)等(deng)進(jin)行(xing)實(shi)時(shi)對(dui)比(bi)監(jian)控(kong)，當(dang)出(chu)現(xian)不(bu)同(tong)步(bu)（輸出電流異常）shi，nenggoukuaisujinxingtiaozheng，dangchuxiandianjiduzhuanshi，nenggoujinkuaibaojingtongzhi，bimianchuxianjixieshangdesunshang。tongshibianpinqishiyongbihuankongzhi，baozhengkongzhidianjidesudujingdunenggoudadao0.1%，更利於快速調整和微調。

在轉矩控製方式下，對於收卷和放卷部分，需要通過PLC對電機卷徑進行實時計算，保證張力的恒定和穩定；對(dui)於(yu)擠(ji)幹(gan)部(bu)分(fen)，則(ze)透(tou)過(guo)對(dui)轉(zhuan)矩(ju)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)下(xia)的(de)速(su)度(du)限(xian)製(zhi)，始(shi)終(zhong)保(bao)證(zheng)多(duo)台(tai)擠(ji)幹(gan)電(dian)機(ji)出(chu)力(li)一(yi)致(zhi)，避(bi)免(mian)出(chu)現(xian)某(mou)台(tai)電(dian)機(ji)電(dian)流(liu)偏(pian)大(da)或(huo)者(zhe)某(mou)台(tai)電(dian)機(ji)電(dian)流(liu)偏(pian)小(xiao)的(de)現(xian)象(xiang)。

3.台達C2000變頻器的特點65

V/F控製、無感測向量控製、FOC＋PG、轉矩控製；同步電機和異步電機驅動一體化；全係列導入LCD麵板，選配LED；內建高速總線接口如CANopen及MODBUS；內建各種行業功能；長壽命設計於重要零件壽命偵測；獨立風道的設計，PCB防護加強環境的適應性；全球安規兼容性CE、UL、cUL；30kW以下內置刹車單元；速度控製、位置控製、轉矩控製；具備三個擴展槽：I/O、通訊口、PG卡；多種總線控製方式；標配RS485,接口方式 RJ45、SG端子；共直流母線；電機熱保護；模塊化設計，可拆卸的風扇、控製端子。

4.C2000的速度控製模式和轉矩控製模式

圖2 FOCPG模式（速度閉環矢量模式）控製框圖

圖3 TQCPG模式（閉環轉矩控製模式）控製框圖

5.電氣係統框圖

圖4 電氣係統框圖

該係統采用西門子的PLC作為總控，要做到PLC與眾多變頻器及時快速的信息交換，我們采用了Profibus總線的方式。台達變頻器通過選配CMC-PD01高速通訊卡的方式，能夠兼容到Profibus總線網絡中。采用了PD總線的控製方式，接線上非常方便（現場變頻器端子上沒有任何控製線，隻有一根通訊線），排除故障也變得更加容易。在實際使用中，我們考慮到通訊的及時性以及穩定性（抗幹擾性），選用了1M的通訊速率來進行工作，實驗證明，效果非常好。

考慮到在整條生產線的運行過程中，某些傳動點會一直處於發電運行的狀態，例如放卷機構；某(mou)些(xie)傳(chuan)動(dong)點(dian)會(hui)在(zai)電(dian)動(dong)和(he)發(fa)電(dian)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)下(xia)不(bu)停(ting)的(de)切(qie)換(huan)，例(li)如(ru)糾(jiu)偏(pian)機(ji)構(gou)，於(yu)是(shi)我(wo)們(men)采(cai)用(yong)了(le)共(gong)直(zhi)流(liu)母(mu)線(xian)的(de)方(fang)式(shi)，從(cong)而(er)保(bao)證(zheng)多(duo)台(tai)變(bian)頻(pin)器(qi)之(zhi)間(jian)能(neng)量(liang)的(de)互(hu)補(bu)，既(ji)節(jie)約(yue)了(le)選(xuan)配(pei)刹(sha)車(che)電(dian)阻(zu)和(he)刹(sha)車(che)單(dan)元(yuan)的(de)費(fei)用(yong)，也(ye)使(shi)得(de)消(xiao)耗(hao)到(dao)電(dian)阻(zu)上(shang)的(de)多(duo)餘(yu)能(neng)量(liang)能(neng)夠(gou)提(ti)供(gong)給(gei)其(qi)他(ta)變(bian)頻(pin)器(qi)使(shi)用(yong)，從(cong)而(er)更(geng)加(jia)節(jie)能(neng)環(huan)保(bao)。實(shi)驗(yan)證(zheng)明(ming)，在(zai)穿(chuan)帶(dai)的(de)模(mo)式(shi)下(xia)一(yi)般(ban)傳(chuan)動(dong)點(dian)都(dou)是(shi)處(chu)於(yu)電(dian)動(dong)狀(zhuang)態(tai)，而(er)在(zai)正(zheng)常(chang)聯(lian)動(dong)運(yun)行(xing)中(zhong)，矯(jiao)直(zhi)輥(gun)，張(zhang)力(li)棍(gun)和(he)夾(jia)送(song)棍(gun)始(shi)終(zhong)處(chu)於(yu)發(fa)電(dian)狀(zhuang)態(tai)。采(cai)用(yong)了(le)共(gong)直(zhi)流(liu)母(mu)線(xian)方(fang)式(shi)以(yi)後(hou)，安(an)裝(zhuang)在(zai)母(mu)線(xian)上(shang)的(de)製(zhi)動(dong)單(dan)元(yuan)和(he)製(zhi)動(dong)電(dian)阻(zu)基(ji)本(ben)上(shang)沒(mei)有(you)工(gong)作(zuo)，母(mu)線(xian)電(dian)壓(ya)也(ye)非(fei)常(chang)穩(wen)定(ding)，這(zhe)也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)明(ming)發(fa)電(dian)狀(zhuang)態(tai)產(chan)生(sheng)的(de)能(neng)量(liang)被(bei)其(qi)他(ta)電(dian)動(dong)環(huan)節(jie)的(de)變(bian)頻(pin)器(qi)使(shi)用(yong)掉(diao)了(le)，沒(mei)有(you)多(duo)餘(yu)的(de)能(neng)量(liang)被(bei)白(bai)白(bai)消(xiao)耗(hao)掉(diao)。

6.現場布置圖

圖5 現場布置圖

從上麵的現場布置圖，我們可以了解到，電控部分（變頻器、PLC）和控製部分（電機）之間的距離是比較遠的，最遠的電機（收卷電機與收卷變頻器）估計達到了150m。考(kao)慮(lv)到(dao)電(dian)控(kong)室(shi)內(nei)部(bu)變(bian)頻(pin)器(qi)較(jiao)多(duo)，變(bian)頻(pin)器(qi)與(yu)電(dian)機(ji)之(zhi)間(jian)距(ju)離(li)較(jiao)遠(yuan)的(de)現(xian)狀(zhuang)，我(wo)們(men)在(zai)每(mei)台(tai)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)端(duan)和(he)輸(shu)出(chu)端(duan)，都(dou)配(pei)置(zhi)了(le)三(san)相(xiang)交(jiao)流(liu)電(dian)抗(kang)器(qi)，從(cong)而(er)保(bao)證(zheng)變(bian)頻(pin)器(qi)之(zhi)間(jian)不(bu)互(hu)相(xiang)幹(gan)擾(rao)，變(bian)頻(pin)器(qi)不(bu)幹(gan)擾(rao)到(dao)PLC，變頻器輸出端的波形不發生明顯畸變。

7.參數表

表1 收卷變頻器參數表

表2 矯直變頻器參數表

8.溫控器

在此生產線的使用過程，還有一個關鍵的工藝：就是需要對酸洗液溫度的控製。我們為客戶選定了台達DTB型溫控器。台達DTB溫控器具備四種控製輸出模式：繼電器輸出，電壓脈衝輸出（直流14V），電流輸出以及模擬量電壓輸出；並采用雙回路輸出控製，可於控溫係統中加熱和冷卻控製，達到係統快速反應到達設定溫度之要求；內建485通訊模組，支持ASCII和RTU兩種通訊協議。

圖6 台達DTB型溫控器

9.人機顯示界麵

由(you)於(yu)此(ci)生(sheng)產(chan)線(xian)比(bi)較(jiao)長(chang)，所(suo)以(yi)在(zai)首(shou)尾(wei)各(ge)有(you)一(yi)個(ge)操(cao)作(zuo)台(tai)，每(mei)個(ge)操(cao)作(zuo)台(tai)上(shang)各(ge)安(an)裝(zhuang)一(yi)個(ge)觸(chu)摸(mo)屏(ping)。在(zai)觸(chu)摸(mo)屏(ping)上(shang)，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)很(hen)清(qing)楚(chu)的(de)查(zha)看(kan)每(mei)台(tai)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)，以(yi)及(ji)修(xiu)改(gai)每(mei)台(tai)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)同(tong)步(bu)速(su)度(du)，使(shi)操(cao)作(zuo)者(zhe)感(gan)覺(jiao)到(dao)非(fei)常(chang)的(de)方(fang)便(bian)實(shi)用(yong)。