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摘 要： 介绍矫直机传动控制系统的两大构成以及它们之间的联系，重点分析ACS800多传动的原理和特点。
关键词： 矫直机；PLC；变频器；多传动；整流；逆变；直流母线
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0210028－01
在钢板轧制生产过程中，由于诸多因素的影响，导致轧制出来的钢板经常出现弯曲变形等现象，为此钢板必须经过矫直机矫直以达到规定的质量标准，我厂使用的是一重集团公司生产的辊式矫直机，它主要依靠上下两排相互交错排列的矫直辊对钢板进行矫正，上下两排辊分别由两台交流异步电机通过减速分配箱驱动运行，两台电机功率均为600kW，额定电压690V，其控制系统主要构成为西门子S7-300 PLC系统和ABB公司的ACS800多传动变频装置系统，以下分别介绍。
1 PLC控制系统
矫直机PLC采用西门子S7-300 PLC，下挂三个ET200M从站，在机架上安装有电源模块ps 307、中央处理器cpu、两块16位数字量输入模板、两块16位数字量输出模板，并安装有两块CP342-5通讯板。
其中cpu型号为315-2dp，有MPI口和DP口两个接口，MPI口通过RS485插头及Profibus-DP网线可连接至编程器编程口或工控机通讯口；DP口为PLC主站cpu与PLC从站（包括主传动整流回馈单元及逆变单元、压下等变频装置、ET200M从站）的通讯端口，DP口与它们也是通过各自端口的RS485插头及Profibus-DP网线连接。
下挂的三个ET200M从站，分别安装于操作台、现场信号柜、流体系统柜里面。其中操作台ET200M从站接收的信号主要有：急停、换辊允许、液压垫手动卸载、主电机单联动选择及正反向三档控制、边辊升降、压下电机的单联动选择及正反向三档控制、矫直机前后辊道的单联动选择及正反向三档控制等信号，输出的信号主要有：故障指示、报警指示及运行状态指示；现场信号柜ET200M从站接收的信号主要有：各种限位信号、压力信号、温度信号、油气站的运行状态信号等，输出的信号主要有：矫直机压力显示、温度信号以及换辊的一些状态信号；流体系统柜ET200M从站接收的信号主要有：各种油泵电机及加热器的启动停止信号、液压站的压力温度液位信号等，输出的信号主要有：油泵工作状态指示、压力温度液位指示及换辊的一些操作信号。
两块CP342-5通讯板分别用于与冷床PLC和加热炉PLC通讯，使矫直机与加热炉和冷床相互连锁，提高了设备控制的安全性。
2 ACS800多传动系统
多传动交流变频调速是工业传动产品的一个新类型，ACS800多传动是ABB公司一种采用直接转矩控制技术的全数字交流变频器，它主要有连接到公共直流母线的整流单元和逆变单元构成，通过整流单元为系统提供一定功率的直流电源，各个逆变单元直接挂在直流母线上，由统一的直流母线供电，这样既节省空间简化了装置，能量又可在各个逆变器之间自由流动，提高了能量的再生利用率，并且减少了直流电压的波动。
多传动系统一般的供电结构模式为：供电变压器→进线断路器→交流母线→交流侧快熔→滤波器→整流单元→直流侧快熔→直流母线→逆变单元刀熔→逆变单元→电机，我厂矫直机ACS800多传动系统由多面控制柜组成，主要有辅助控制柜、进线柜、IGBT整流柜、逆变柜，以下分别介绍。
2.1 辅助控制柜
辅助控制柜主要包含辅助电源变压器和DC24V电源，为传动部分和进线单元中的辅助设备提供电源。
2.2 进线柜
进线柜主要包含主开关，熔断器，接触器，电压互感器，过压保护器，空气断路器等，从变压器过来的电源线进入进线柜，经过以上这些电气元器件的保护和控制后，通过三根铜排母线连接至IGBT整流柜。
2.3 IGBT整流柜
IGBT整流柜有三面，设计总功率为2698kW，每个IGBT整流柜里边有一个LCL滤波器模块和两个IGBT整流模块，每个IGBT整流模块包含六个IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、六个续流二极管、三个直流电容，它们将三相交流电整流成直流电。
三面柜子共计有6组整流模块，为了满足大功率输出的要求，这6组整流模块并联连接于三相交流母线上，共同向直流母线供电。
2.4 逆变柜
逆变柜共有两面柜子，分别向矫直机的两台电机供电，设计总功率为1400kW。
每个逆变柜安装有三组相同的逆变器模块，每个逆变器模块包括六个带续流二极管的IGBT和直流电容。这些逆变器模块以并联方式连接到中间直流母线上面，每个逆变器模块都能将中间回路的直流电压变换为可控的三相交流电压，一个逆变柜里的三个逆变器模块逆变出来的三相交流电以并联方式输出至一台电机上。逆变器的控制功能是通过一些模板来完成的，这些模板集中安装在逆变器侧面的一个控制柜里，主要有以下几个：
主控制板（RDCU-12C），包含模拟量输入输出端子、数字量输入端子和继电器输出端子，通过不同的接线方式可完成一定的功能，并且通过与该板相连的CDP-312R控制盘可对变频器进行参数设定、实际值显示、故障查看和复位等功能。
PROFIBUS适配器模块（RPBA-01），用于设备之间的数据交换，通过它可以向传动装置发送启停信号、速度或转矩给定信号等，也可从传动装置中读取状态信号、实际值等。
脉冲编码器接口模块（RTAC-01），用于连接编码器，实现电机的速度反馈。
DDCS通讯模块（RDCO-02C），用于为光纤DDCS通道CH0、CH1、CH2和CH3提供连接器。
3 PLC控制系统与ACS800多传动系统的通讯
在S7-300 PLC的硬件组态中，PLC为主站，主传动整流回馈单元及逆变单元为从站，两者之间通过现场总线Profibus-DP完成通讯。在适当设置好传动装置的参数之后，PLC内的程序通过调用一些指定的数据块，即可读取变频器的主状态字、速度实际值、电流实际值等信息，发送给变频器主控制字、速度给定值等信息。
依靠编制好的程序，通过给PLC发送不同的操作命令，即可完成矫直机两台电机的单动/联动控制方式的转换，以及在单动或联动模式下以正反向快速、中速、慢速三档方式运行。
参考文献：
[1]梁学敏，ABB变频器的传动控制及与S7-400的通讯，《微计算机信息》，2004年，第20卷第3期.
[2]张攀峰、党宏社，ACS800 MultiDrive在纸机变频传动控制中的应用，中华纸业，2008年，第14期.
[3]王军，ACS600多传动系统在中板圆盘剪机组中的应用，江苏大学硕士学位论文，2006年6月01日.
关键词： 矫直机；PLC；变频器；多传动；整流；逆变；直流母线
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0210028－01
在钢板轧制生产过程中，由于诸多因素的影响，导致轧制出来的钢板经常出现弯曲变形等现象，为此钢板必须经过矫直机矫直以达到规定的质量标准，我厂使用的是一重集团公司生产的辊式矫直机，它主要依靠上下两排相互交错排列的矫直辊对钢板进行矫正，上下两排辊分别由两台交流异步电机通过减速分配箱驱动运行，两台电机功率均为600kW，额定电压690V，其控制系统主要构成为西门子S7-300 PLC系统和ABB公司的ACS800多传动变频装置系统，以下分别介绍。
1 PLC控制系统
矫直机PLC采用西门子S7-300 PLC，下挂三个ET200M从站，在机架上安装有电源模块ps 307、中央处理器cpu、两块16位数字量输入模板、两块16位数字量输出模板，并安装有两块CP342-5通讯板。
其中cpu型号为315-2dp，有MPI口和DP口两个接口，MPI口通过RS485插头及Profibus-DP网线可连接至编程器编程口或工控机通讯口；DP口为PLC主站cpu与PLC从站（包括主传动整流回馈单元及逆变单元、压下等变频装置、ET200M从站）的通讯端口，DP口与它们也是通过各自端口的RS485插头及Profibus-DP网线连接。
下挂的三个ET200M从站，分别安装于操作台、现场信号柜、流体系统柜里面。其中操作台ET200M从站接收的信号主要有：急停、换辊允许、液压垫手动卸载、主电机单联动选择及正反向三档控制、边辊升降、压下电机的单联动选择及正反向三档控制、矫直机前后辊道的单联动选择及正反向三档控制等信号，输出的信号主要有：故障指示、报警指示及运行状态指示；现场信号柜ET200M从站接收的信号主要有：各种限位信号、压力信号、温度信号、油气站的运行状态信号等，输出的信号主要有：矫直机压力显示、温度信号以及换辊的一些状态信号；流体系统柜ET200M从站接收的信号主要有：各种油泵电机及加热器的启动停止信号、液压站的压力温度液位信号等，输出的信号主要有：油泵工作状态指示、压力温度液位指示及换辊的一些操作信号。
两块CP342-5通讯板分别用于与冷床PLC和加热炉PLC通讯，使矫直机与加热炉和冷床相互连锁，提高了设备控制的安全性。
2 ACS800多传动系统
多传动交流变频调速是工业传动产品的一个新类型，ACS800多传动是ABB公司一种采用直接转矩控制技术的全数字交流变频器，它主要有连接到公共直流母线的整流单元和逆变单元构成，通过整流单元为系统提供一定功率的直流电源，各个逆变单元直接挂在直流母线上，由统一的直流母线供电，这样既节省空间简化了装置，能量又可在各个逆变器之间自由流动，提高了能量的再生利用率，并且减少了直流电压的波动。
多传动系统一般的供电结构模式为：供电变压器→进线断路器→交流母线→交流侧快熔→滤波器→整流单元→直流侧快熔→直流母线→逆变单元刀熔→逆变单元→电机，我厂矫直机ACS800多传动系统由多面控制柜组成，主要有辅助控制柜、进线柜、IGBT整流柜、逆变柜，以下分别介绍。
2.1 辅助控制柜
辅助控制柜主要包含辅助电源变压器和DC24V电源，为传动部分和进线单元中的辅助设备提供电源。
2.2 进线柜
进线柜主要包含主开关，熔断器，接触器，电压互感器，过压保护器，空气断路器等，从变压器过来的电源线进入进线柜，经过以上这些电气元器件的保护和控制后，通过三根铜排母线连接至IGBT整流柜。
2.3 IGBT整流柜
IGBT整流柜有三面，设计总功率为2698kW，每个IGBT整流柜里边有一个LCL滤波器模块和两个IGBT整流模块，每个IGBT整流模块包含六个IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、六个续流二极管、三个直流电容，它们将三相交流电整流成直流电。
三面柜子共计有6组整流模块，为了满足大功率输出的要求，这6组整流模块并联连接于三相交流母线上，共同向直流母线供电。
2.4 逆变柜
逆变柜共有两面柜子，分别向矫直机的两台电机供电，设计总功率为1400kW。
每个逆变柜安装有三组相同的逆变器模块，每个逆变器模块包括六个带续流二极管的IGBT和直流电容。这些逆变器模块以并联方式连接到中间直流母线上面，每个逆变器模块都能将中间回路的直流电压变换为可控的三相交流电压，一个逆变柜里的三个逆变器模块逆变出来的三相交流电以并联方式输出至一台电机上。逆变器的控制功能是通过一些模板来完成的，这些模板集中安装在逆变器侧面的一个控制柜里，主要有以下几个：
主控制板（RDCU-12C），包含模拟量输入输出端子、数字量输入端子和继电器输出端子，通过不同的接线方式可完成一定的功能，并且通过与该板相连的CDP-312R控制盘可对变频器进行参数设定、实际值显示、故障查看和复位等功能。
PROFIBUS适配器模块（RPBA-01），用于设备之间的数据交换，通过它可以向传动装置发送启停信号、速度或转矩给定信号等，也可从传动装置中读取状态信号、实际值等。
脉冲编码器接口模块（RTAC-01），用于连接编码器，实现电机的速度反馈。
DDCS通讯模块（RDCO-02C），用于为光纤DDCS通道CH0、CH1、CH2和CH3提供连接器。
3 PLC控制系统与ACS800多传动系统的通讯
在S7-300 PLC的硬件组态中，PLC为主站，主传动整流回馈单元及逆变单元为从站，两者之间通过现场总线Profibus-DP完成通讯。在适当设置好传动装置的参数之后，PLC内的程序通过调用一些指定的数据块，即可读取变频器的主状态字、速度实际值、电流实际值等信息，发送给变频器主控制字、速度给定值等信息。
依靠编制好的程序，通过给PLC发送不同的操作命令，即可完成矫直机两台电机的单动/联动控制方式的转换，以及在单动或联动模式下以正反向快速、中速、慢速三档方式运行。
参考文献：
[1]梁学敏，ABB变频器的传动控制及与S7-400的通讯，《微计算机信息》，2004年，第20卷第3期.
[2]张攀峰、党宏社，ACS800 MultiDrive在纸机变频传动控制中的应用，中华纸业，2008年，第14期.
[3]王军，ACS600多传动系统在中板圆盘剪机组中的应用，江苏大学硕士学位论文，2006年6月01日.