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摘要：大棒线轧机区域在2006年基建时引入了往复式粗轧机系统，使用了当时最为流行的Siemens公司SIMADYN D交交变频技术，在维护过程中，该系统实践中有很多的问题，随着粗轧机齿轮箱的改进，粗轧机轧制能力得到提升，为了更好的维护好粗轧机控制系统，对SIMADYN D系统进行了升级，本文主要讲述下更新后的新系统在大棒粗轧机的应用，同时通过对比展示下新系统的优势。
关键词：新系统、SIMADYN D、交交变频技术
1SIMADYN D系统的问题
随着轧钢工艺的发展，为了提高生产生产效率，粗轧机采用了新工艺，改良了粗轧机轧辊，通过压下量较大的轧制方式，使得粗轧机轧制效率大幅度提高，随着压下量的增加，使得粗轧机经常报故障，严重影响了粗轧机的轧制节奏，粗轧机主电机电流经常性超过设定极限，传动报重故障，对 SIMADYN D系统的参数修改后，达不到轧制要求，而且修改的参数太多，逻辑性较为混乱，时不时会误报其他故障，使得粗轧机无法正常运行。
2新系统介绍
新系统控制系统采用磁通定向的矢量控制原理。通过电动机磁场定向系统，把定子电流分成了两个独立的直流分量，转矩分量设定值由速度调节器决定，速度调节器根据负载的变化而变化，而激磁分量设定值由控制对象的特性决定，由于控制的粗轧机主电机是同步电动机，所以激磁分量通过电机的功率因素还有电机特性决定。通过磁通矢量定向控制，使定子电流可以从激磁分量和力矩分量分别进行控制，同时系统需要检查电机的转速和转子的位置，这样才能够根据磁通定向系统计算出给定电流和给定电压两者的转矩分量和激磁分量，再经过相关的转换，形成三相定子电流给定值，送入带电流断续自适应调节、电压前馈控制的电流调节系统，形成触发脉冲控制功率回路可控硅的导通，实现调速系统控制功能。
该新系统中还有负荷观测器功能。该负荷观测器功能做在CU320内，由DCC功能块编写。此功能主要是根据偏差值作为补偿给定，根据程序中的电机速度给定，对比现场编码器反馈回来的实际数据，进行减法运行，偏差值做PID修正，并把此结果作为转矩的附加给定，与速度调节器的输出进行叠加，这样做可以抵销速度调节器的积分器输出的部分，有效的规避积分器退饱和时间，加快速度调节过程，同时使得系统震荡减小，满足了粗轧机在轧制过程中，由于钢坯烧制时，表面温度和内部温度不同造成的负载波动较大，对系统造成了调速震荡，这样通过负载观测器可以规避这样的震荡对系统的影响。
在硬件上采用 D445 与 CU320作为系统的处理器，处理器之间采用 DP 通讯模式，处理器下挂 TM15、TM31、VSM 等 I /O 和模拟量模块，其通讯采用工业以太网通讯模式。核心的一些处理器和I/O 接口模块就不一一说了，都是原装集成模块，下面讲一下与控制触发和反馈采集相关的重要电路板。
SSI模板，在这块电路板上，有两个接口，Firing Pulses是触发脉冲的接口，用于发送定子脉冲信号，通过排线再到脉冲分配板，去每一块脉冲板，完成对可控硅的导通控制；Acual Values是实际值接口，用于接收零电流检测反馈、系统电流和电压等实际值的信号。此模块在系统中有着重要的意义，采集现场真实数据，完成系统控制中的条件性比较，同时触发脉冲，控制可控硅完成交-交变频。
在触发脉冲检测中，就是通过此电路板直接给值，完成脉冲信号的给定，由于脉冲信号是间断性信号，不能万用表进行直接测量，需要通过示波器进行信号采集，通过脉冲检测，查看脉冲信号电压峰值是否达到触发可控硅的数值，从而判断出SSI板是否发生了故障，还是由于可控硅本身出现了问题，防止更换好可控硅后由于SSI触发板的问题造成的再次“炸硅”。
3新系统画面操作
新系统使用了TP900面板作为人机交互画面，通过这个面板，可以查看到很多的信息，同时粗轧机主电机传动的合分闸也在这里完成。主界面中可以看到每个开关的就绪、合闸和运行的信息，各种颜色的不同代表的意义不同，蓝色代表就绪、绿色代表运行、红色代表故障、粉色代表没有就绪。通过界面可以直观看到各种参数的反馈检测数据。
通过人机交互，可以完成对粗轧机主电机的合分闸，具体操作如下，
选择就地操作，选择合闸操作使能，激活合闸操作命令，才能进行画面合分闸操作，对定子高压开关进行合闸操作，对励磁开关进行合闸操作，按下激活励磁使能开关，对主电机风机开关合闸，这就完成了传动柜内相关的合闸，把权限转为远程，进行远程操作，操作人员进行画面的合分闸操作，完成粗轧机合闸操作，通过手柄操作，给定速度，使得粗轧机运行起来。
4新系统设置参数调试
新系统设置的需要有好几组参数进行调试，主要指标有以下几个：静态速调精度、磁通环特性、电流环特性、速度环特性、正反最大速度切换、变频器空载输出实验、电机热负荷及动态速降当量。具体介绍下速度调节器的响应特性调试工作：
调试方案：测试速度调节器的响应特性，电机空载状态，未耦合机械时，电机在80%额定转速匀速运行，从速度调节器前输入2%阶跃给定，从而得到速度调节器特性曲线。
调试前，一开始使用的速度调节器的比例系数为7，积分时间为250MS，发现速度响应时间较长，对速度调节器的比例系数和积分时间进行更改，提高比例系数，提高调节速度，同时减少积分时间，防止系统震荡。通过对速度调节器把比例系数修整为8，积分时间设置为200MS后，系统响应较快。
这里调节PI的参数的经验是这样的：要使得系统响应速度变快，调整增益，即调整比例大小，调整后的系统会发生震荡，就是所说的冲过头，再调整积分时间，改小减少系统震荡，这些数据都需要微调，不能大范围调整，不然会造成超过限幅，使得系统持续报警。
5故障处理方法
触发脉冲板故障：首先通过SIEMENS公司SCOUT通用编程软件对触发脉冲板给定，然后用示波器去采集触发后脉冲线的电压波形，查看电压波形的峰值，是否满足触发可控硅的电压等级，还有触发的频率是否正确，错误的触发频率会造成触发的混乱，造成可控硅的失控，导致主回路发生故障，当两个数据中有一个有问题，需要更换触发脉冲板。
整流单元中可控硅发生故障：当发生此故障时，一般面板上读取的报警信息为过流，由于面板上电压电流是采集的瞬时值，没有办法查看到电流波形，所以在配置新系统时，会配置IBAPAD对相关实际数据进行监控，能够对实时数据进行存储，通过历史记录可以查看当时过流时采集到的数据，用电流和转矩进行比较，确认是现场问题造成的过转矩后报的过流还是由于可控硅问题造成的主回路过流，判断完毕后，确定是可控硅发生了问题，对报的对于相序柜子进行可控硅检测，更换可控硅时一定要确认所有设备进行停电，新系统中高压涉及较多，一定要确认外接电源是否停电，防止外接电源没有停电造成的安全事故。
6结束语
通过对粗轧机新系统的学习，对西门子新系统有了更加深入的了解，虽然新系统是而且SIMADYN D系统的升级版，很多模块名称已经发生了变化，但是万变不离其宗，只要知道该模块的功能，就能使用之前的处理故障的经验对其进行判断，对于有些接口发生变化的模板需要更加关注。
参考文献：
（1）崔坚.西门子工业通讯网络指南［M］.北京：机械工业出版社，2005．
（2）陈伯时.电力花动自动控制系统.第3版.机械工业出版社，2003