УДК 621.316.79
Л.Г.Лимонов, канд. техн. наук (Украина, Харьков) АОЗТ «Тяжпромавтоматика»
ПОЗИЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА БАЗЕ СЕРИЙНОГО УСТРОЙСТВА ПЛАВНОГО ПУСКА
Розглянуто досвід розробки позиційного електроприводу з асинхронним електродвигуном змінного струму з використанням для керування швидкістю електродвигуна пристрою плавного пуску. Описано варіанти алгоритмів керування для пристрою плавного пуску у режимі відробки завдания.
Рассмотрен опыт разработки позиционного электропривода с асинхронным электродвигателем переменного тока и использованием для управления скоростью электродвигателя устройства плавного пуска. Описаны опробованные алгоритмы управления устройством плавного пуска в режиме отработки задания .
The experience of development of the position electric drive with asynchronouse alternating current motor and with the use of the device of soft start is considered. Tested algorithms of the control of the soft start device in a mode of working of the task are described.
Как известно, стандартным решением при создании электропривода, предназначенного для выполнения функций позиционирования рабочего органа, является применение регулируемого электропривода, в качестве которого может быть использован электропривод постоянного тока по системе ТП-Д, .либо -переменного тока по системе ПЧ-АД.
Как показал опыт, в некоторых случаях, при создании позиционных электроприводов имеется возможность использовать более простые и дешевые технические средства, которые вместе с тем обеспечивают достаточно высокие требования, точности позициионирования, предъявляемые к указанным электроприводам. Имеется в виду опыт использование электропривода переменного тока с асинхронным электродвигателем, подключенным к сети через серийное устройство плавного («мягкого») пуска (УПП), которое представляет собой тиристорный регулятор переменного напряжения. Но при этом для создания позиционного электропривода необходимо располагать устройством внешнего управления, которое способно обеспечить изменение параметров задающего сигнала УПП в процессе позиционирования по требуемому закону. Ниже излагается опыт разработки и внедрения такой системы позиционного электропривода, построенной на базе серийного УПП.
Механизм настройки на заданную ширину дисковых кромкообрезных ножниц агрегата непрерывного травления горячекатаной полосы обеспечивает установку ножей дисковых ножниц на заданную ширину при изменении прокатного сортамента. Перемещение в противоположном направлении двух пар ножей дисковых кромкообрезных ножниц, связанных с двумя гайками червячной передачи, производится путем вращения червячного вала, имеющего левую резьбу под одной и правую - под другой гайкой. Ширина полос, у которых с двух сторон производится обрезка кромок, изменяется в пределах от 900 до 1550мм. Требуемая точность установки ножей на заданную ширину - не хуже 1мм.
Электропривод червячного вала ножниц выпол¬нен через редуктор, при помощи асинхронного электродвигателя, снабженного электромеханическим тормозом и импульсным датчиком положения вала.
Электродвигатель подключен к сети через устройство плавного пуска.
В качестве устройства управления всеми механизмами участка агрегата непрерывного травления, в который входит и механизм настройки дисковых ножниц, применен программируемый контроллер, незначительная часть вычислительного ресурса которого использована для управления электроприводом механизма настройки дисковых ножниц.
Первоначальный вариант алгоритма управления электроприводом механизма настройки предполагал расчет момента подачи команды на начало торможения электропривода для остановки ножей в требуемом положении с использованием расчетной величины пути, который ножи пройдут в процессе торможения при снижении напряжения по линейному закону. В процессе наладки электропривода выявилась ошибочность такого решения, в связи с тем, что статический момент нагрузки, влияющий на процесс торможения, является величиной существенно переменной и сильно зависит от положения ножей на червячном валу. В результате ошибка при отработке заданного положения ножей превысила допустимую величину.
На следующем этапе наладки было учтено, что перестройка агрегата непрерывного травления на но¬вый сортамент по ширине полосы сопровождается перестройкой ряда других механизмов, поэтому имеется запас времени на перемещение ножей дисковых нож¬ниц в новое положение, то есть этот процесс не требует высокого быстродействия, тем более, что подобная перестройка происходит достаточно редко. Поэтому был разработан и опробован второй вариант алгоритма управления электроприводом в режиме позиционирования. В этом варианте расчет момента подачи команды на начало торможения электропривода перемещения выполняется заранее и таким образом, чтобы остановка механизма при линейном законе снижения скорости была произведена заведомо ранее требуемого места остановки в заданное положение. Затем, после полной остановки электропривода, производится серия кратковременных (0,2 - О,3сек) включений УПП, которая обеспечивает шаговое перемещение ножей к заданному положению для обрезки кромок нового сортамента. Перед подачей каждой очередной команды программируемый контроллер определяет достигнутое положение механизма и, сравнив его с заданным, выявляет необходимость выполнения очередного шага. В процессе этой пошаговой отработки положения электродвигатель не успевает разогнаться до номинальных оборотов и развить номинальный момент, а производит небольшое по величине перемещение ножей в процессе выполнения каждого шага.
После ввода в работу системы позиционирования с последним вышеописанным алгоритмом управления и ее непродолжительной эксплуатации в производственных условиях было установлено, что в ряде случаев отработки заданного перемещении ножей в новую позицию статический момента нагрузки вблизи этого положения ножей превышает величину момента, развиваемого электродвигателем при кратковременном включении. В этом случае ножи не перемещаются при очередной команде и остаются на месте, не достигнув заданного положения, то есть примененный алгоритм не может обеспечить надежной отработки заданного положения.
Окончательный, третий вариант рабочего алгоритма был получен путем дополнения предыдущего алгоритма программным узлом адаптации, в котором, после окончания каждого шага перемещения ножей, производится сравнение достигнутого положения ножей с предыдущим положением, и, в случае отсутствия изменения положения ножей после окончания времени отработки очередного шага, производится увеличение времени действия очередной команды на включение УПП. Это увеличивает вращающий момент электродвигателя для достижения эффекта перемещения ножей после каждого шага.
Система управления с последним вариантом алгоритма управления позиционирования успешно внедрена и эксплуатируется на двух механизмах кромкообрезных ножниц двух непрерывно-травильных агрегатов в цехе холодной прокатки металлургического комбината АО «МИТТАЛ СТИЛ ТЕМИРТАУ».
Реализация системы описанного позиционного электропривода выполнена с использованием на стандартном устройстве плавного пуска серии Sicostart 3RW22 фирмы СИМЕНС и программируемом контроллере серии Simatic фирмы СИМЕНС. Задание положения и индикация производится с помощью стандартной операторской панели серии ОР фирмы СИМЕНС.
В процессе наладки указанных электроприводов активное участие принимал инженер Кобзев С.В.
Первоисточник: http://www.library.ospu.odessa.ua/online/periodic/ee_66/2-3.pdf
