汇川MD380变频器在窄带热镀锌线主传动系统中应用

概述：
       在我国钢铁行业高速发展的今，90%以上的交流主传动部分驱动均被进口品牌工程型变频器所占据，本文重点介绍汇川MD380系列高性能矢量变频器CANLINK负荷分配功能在热镀锌生产线多点传动的成功应用。

一、热镀锌简介
      由于锌的标准电极电位负于铁，因此在水和潮湿的空气中镀锌层具有牺牲阳极保护钢基的作用，从而可以大大的延长钢材的使用寿命。在工业上常用的镀锌层有热浸镀锌、电镀锌、机械镀锌和热喷涂（镀）锌等，其中热镀锌约占镀锌总量的95%，热镀锌用锌量在世界范围内占锌产量的40%，在中国约占锌产量的30%左右。热镀锌（Hot Dip）是将钢、不锈钢、铸铁等金属浸入熔融液态金属或合金中获得镀层的一种工艺技术。热镀锌是当今世界上应用最广泛、性能价格比最优的钢材表面处理方法。热镀锌产品对钢铁的减蚀延寿、节能节材起着不可估量和不可替代的作用，同时镀层钢材也是国家扶植和优先发展的高附加值短线产品。
      热镀锌板材生产线一般分为窄带镀锌机组、1250镀锌机组和1750镀锌机组，其中窄带镀锌机组一般为直缝焊管加工原料，而1250镀锌机组一般为彩涂机组加工原料，详见冶金工艺流程图。

图1、冶金系统流程图

二、 热镀锌板材用途
      镀锌产品广泛地应用于建筑、通讯、电力、交通、能源、汽车、轻工（家电）、农业、畜牧渔业、石化等行业，其主要用途如下：
（1）轻工、家电工业：空调机、电视机、洗衣机、电冰箱、微波炉、热水器等家电外壳和底板，计算机底板和外壳，民用烟囱、厨具、水桶、货柜等。
（2）电力、通讯工业：电力输变电铁塔、通讯铁塔、电缆铠装带、各种电缆桥架。
（3）建筑业：各种工业及民用建筑用轻钢龙骨，建筑层面板、瓦楞板、屋顶格栅，通风、给排水用镀锌管。
详见下图

图2. 热镀锌板材用途

三、热镀锌生产线工艺主要参数
1、原料                                冷轧钢卷
2、钢卷重量                            Max8t/卷
3、成品重量                            Max8t/卷
4、钢卷外径                           成品φ800-1500mm
5、钢卷内径                            φ510mm
6、钢板厚度                             0.3-2.0mm
7、钢板宽度                             200-450mm
8、生产线设计工艺速度                   Max90m/min
9、生产能力：                         每条线每年3万吨

四 .热镀锌工艺流程
1  设备基本工艺流程
      主体设备依次组成为：人工上料（上卷台） 开卷机Ⅰ、Ⅱ  二辊夹送机Ⅰ 剪切机 二辊夹送机Ⅱ 焊接机 入口软活套 张力辊Ⅰ 加热炉 均热炉 炉喉 冷却段 锌锅 沉没辊系统 气刀 冷却装置 纠偏机 塔顶转向夹送辊 风冷装置 水淬槽 水淬挤干辊 热风吹干装置 纠偏机 转向辊Ⅱ 张力机Ⅱ 出口活套   张力辊Ⅲ（系统主速度辊） 拉弯矫直机 夹送剪切机 卷取机  卸卷小车 人工卸料。
主体设备还包括电控系统、液压系统、气动系统、辅助设备及供辅设备详见系统结构图及现场照片。

图3.窄带镀锌工艺流程

图3  现场照片

五、电控系统配置
电控系统主传动部分按区间分为3段控制：
1、 开卷机、开卷夹送和1#张力机组成的入口段部分，主要实现带钢的恒张力放卷；
2、 退火炉、2#张力机和锌锅组成的工艺段部分主要实现材料的锌层涂镀，使之加工为合格的工艺产品；
3、 出口活套、3#张力机、拉矫机和收卷机组成的出口段部分，对加工完成的材料进行拉矫矫皮，最终收成卷状成品。
      生产线各段之间实现段与段建张，每组张力机之间实现主速度、从转矩的负荷分配控制、张力机与张力机之间保持带钢的张力控制，最终实现从头至尾的前放后收的恒张力控制模式，详细配置见电气配置图及工艺流程图所示。

图4、热镀锌线电气系统配置图

六、汇川变频器控制系统的控制优势

1、 简化收卷部分PLC程序
      原系统采用PLC计算卷径来保证卷径变化时收卷的张力稳定控制，我司MD330自带卷径计算功能，根据启动时的静摩擦补偿、加速力矩补偿和频率高低的速度力矩补偿和张力锥度控制等功能简化了PLC的程序，使收卷张力更加准确、稳定。
2、 张力控制稳定
      系统采用有速度反馈的闭环矢量模式进行控制，在0HZ时可输出180%的电机额定输出转矩，将退火炉的张力传感器直接接线至变频器模拟量输入内，通过张力反馈根据PID的张力设定直接控制控制变频器的速度输出，退火炉内带钢的大小张力均可实现稳定控制。
3、 负荷分配简易实用
      中间传动采用MD380高性能矢量变频器，启动平滑，通过内置CANLINK通讯功能实现刚性连接的负荷分配，减少PLC的程序处理量，提高通讯效率。重载运行时主从辊电流平稳,从启动时的低频到满频阶段,加速段两台电机转矩差别保持在10%之内，运行过程中,主机发给从机转矩信号的同时,还发送主机的运行频率给从机,这样可以使主从机的频率一致,在保证主从机频率(速度)一样的情况下,从机平稳的运行转矩模式，主从模式下独有的“视窗”参数,可以自动调整主机与从机的速度，防止转矩控制的飞车
4、 性价比高
      使用汇川MD380变频器替代西门子S120变频器，满足客户要求，标配的直流电抗器及三防漆处理更加可靠的保证变频器在电网质量低及恶劣环境下的使用寿命。
5、 节能控制
共母线的控制方案使发电负载的能量回馈用于电动负载中，系统更加节能。
七、总结
      板材生产线中重要两部分负荷分配和卷径计算均靠变频器实现后，现场调试极为方便，在镀锌线应用成功的同时也同样意味着MD380系列变频器可在彩涂生产线机组、电镀锌生产线机组、酸洗生产线机组、退火生产线机组和清洗生产线机组进行应用。

参考文献：
深圳市汇川技术股份有限公司，《MD380系列高性能矢量型变频器用户手册》
深圳市汇川技术股份有限公司，《SIMATIC S7-300和S7-400梯形逻辑（LAD）编程》
深圳市汇川技术股份有限公司，《CANlink通讯扩展卡（MS38CAN1）使用说明》