【摘要】本文主要介紹酸洗線的工藝流程以及臺(tái)達(dá)產(chǎn)品在酸洗線上的使用情況，酸洗線的電控系統(tǒng)一直都是受到歐美品牌的壟斷，這次使用表明臺(tái)達(dá)產(chǎn)品也是能夠在此勝任的。
【Abstract】This paper mainly introduces the pickling line technological process and usage of Delta products in pickling line, electric control system of pickling line has been the monopolized by Europe and the United States brand,this application will show Delta products is also competent in this aspect.
【關(guān)鍵詞】酸洗線;臺(tái)達(dá);變頻器;溫控器
【Keywords】pickling line;Delta;inverter;temperature controller
      熱軋板卷系在終軋溫度800～900℃高溫下經(jīng)受熱軋，因此，在帶鋼表面生成大量氧化鐵皮。如果不經(jīng)過清洗而直接進(jìn)入到冷軋，則：
      軋制時(shí)會(huì)將氧化鐵皮壓入帶鋼基體，影響冷軋板表面質(zhì)量及加工性能；氧化鐵皮破碎后進(jìn)入冷卻潤(rùn)滑的乳化液系統(tǒng)，損壞設(shè)備并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(jī)械法和化學(xué)法相結(jié)合的方法。所謂機(jī)械法是采用除鱗機(jī)進(jìn)行彎曲加工使氧化鐵皮中發(fā)生龜裂，容易和酸接觸而除掉氧化鐵皮的方法。所謂化學(xué)法是使氧化鐵皮和酸發(fā)生反應(yīng)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(yīng)快、生成的鐵鹽在鹽酸中溶解度大等優(yōu)點(diǎn)，因此，可加快酸洗線的速度，提高了生產(chǎn)效率。
酸洗是冷軋帶鋼生產(chǎn)工藝中非常重要的工藝，除了清除帶鋼表面的氧化鐵以外，還具備調(diào)節(jié)卷重，剪去裂邊的作用，為軋機(jī)提供合格的坯料，以保證冷軋機(jī)能順利的生產(chǎn)出合格的帶鋼產(chǎn)品。常用酸洗線分推拉式酸洗線和連續(xù)式酸洗線兩種。

酸洗前后

      山東某地是廚具之鄉(xiāng)，使用了大量的彩鋼板。而經(jīng)過熱熱軋后的鋼帶，需要經(jīng)過酸洗，冷軋，鍍鋅，噴涂，最終才能成為彩鋼板使用。某生產(chǎn)廠一直具備冷軋，鍍鋅，噴涂的生產(chǎn)能力，而酸洗的工藝一般都是在其他廠家完成的。為了完善整個(gè)生產(chǎn)工藝，此次也決定增加一條酸洗線?？紤]到臺(tái)達(dá)產(chǎn)品較高的性價(jià)比以及及時(shí)高效的技術(shù)支援，于是在此條酸洗線設(shè)備上，選用了臺(tái)達(dá)的產(chǎn)品。
此條生產(chǎn)線設(shè)計(jì)最高線速度為50m/min，加工鋼帶的規(guī)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(xué)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，矯直部分都屬于入口段的傳動(dòng)部分；
      工藝段（化學(xué)處理段）：工藝段由預(yù)清洗段、酸洗段及漂洗段組成。上圖中擠干部分屬于工藝段的傳動(dòng)部分。
      出口段：上圖中夾送，糾偏，切邊，廢邊卷曲，張力棍，收卷部分都屬于出口段的傳動(dòng)部分。

22  控制系統(tǒng)分析
      本生產(chǎn)線主控系統(tǒng)是西門子S7-300，主要完成酸洗線各工藝功能的控制。
      此條生產(chǎn)線的電氣傳動(dòng)部分由多個(gè)單元組成，各單元之間必須保證速度同步，另外，在卷曲部分必須保證帶材有合適的張力，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
      酸洗線的電機(jī)一般有兩種控制方式，速度控制方式和轉(zhuǎn)矩控制方式。為了保證速度的同步性和有效張力，此條生產(chǎn)線中放卷部分，擠干部分， 廢邊卷曲部分以及收卷部分，我們采用了轉(zhuǎn)矩控制方式；而矯直部分，夾送部分，糾偏部分，切邊部分，張力棍部分，我們采用了速度控制方式。
      為了保證速度控制方式下的同步性，本設(shè)備是通過高速總線Profi-bus通訊來實(shí)現(xiàn)。Profi-bus總線通訊的方式是采用數(shù)字量來完成與變頻器之間的溝通，頻率命令的精度可達(dá)到0.01Hz；高達(dá)1M的通訊速率，保證多個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)之間頻率命令的同步到達(dá)，同時(shí)也能夠?qū)ψ冾l器的工作狀態(tài)，例如輸出頻率，輸出電流等進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)不同步（輸出電流異常）時(shí)，能夠快速進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)出現(xiàn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，能夠盡快報(bào)警通知，避免出現(xiàn)機(jī)械上的損傷。同時(shí)變頻器使用閉環(huán)控制，保證控制電機(jī)的速度精度能夠達(dá)到0.1%，更利于快速調(diào)整和微調(diào)。
      在轉(zhuǎn)矩控制方式下，對(duì)于收卷和放卷部分，需要通過PLC對(duì)電機(jī)卷徑進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，保證張力的恒定和穩(wěn)定；對(duì)于擠干部分，則透過對(duì)轉(zhuǎn)矩控制方式下的速度限制，始終保證多臺(tái)擠干電機(jī)出力一致，避免出現(xiàn)某臺(tái)電機(jī)電流偏大或者某臺(tái)電機(jī)電流偏小的現(xiàn)象。
3臺(tái)達(dá)C2000變頻器的特點(diǎn)
      V/F控制、無感測(cè)向量控制、FOC＋PG、轉(zhuǎn)矩控制；同步電機(jī)和異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)一體化；全系列導(dǎo)入LCD面板，選配LED；內(nèi)建高速總線接口如CANopen及MODBUS；內(nèi)建各種行業(yè)功能；長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)于重要零件壽命偵測(cè)；獨(dú)立風(fēng)道的設(shè)計(jì)，PCB防護(hù)加強(qiáng)環(huán)境的適應(yīng)性；全球安規(guī)兼容性CE、UL、cUL；30kW以下內(nèi)置剎車單元；速度控制、位置控制、轉(zhuǎn)矩控制；具備三個(gè)擴(kuò)展槽：I/O、通訊口、PG卡；多種總線控制方式；標(biāo)配RS485,接口方式 RJ45、SG端子；共直流母線；電機(jī)熱保護(hù)；模塊化設(shè)計(jì)，可拆卸的風(fēng)扇、控制端子。
4C2000的速度控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式

圖2 FOCPG模式（速度閉環(huán)矢量模式）控制框圖

圖3 TQCPG模式（閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制模式）控制框圖

5電氣系統(tǒng)框圖

圖4 電氣系統(tǒng)框圖

      該系統(tǒng)采用西門子的PLC作為總控，要做到PLC與眾多變頻器及時(shí)快速的信息交換，我們采用了Profibus總線的方式。臺(tái)達(dá)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(wǎng)絡(luò)中。采用了PD總線的控制方式，接線上非常方便（現(xiàn)場(chǎng)變頻器端子上沒有任何控制線，只有一根通訊線），排除故障也變得更加容易。在實(shí)際使用中，我們考慮到通訊的及時(shí)性以及穩(wěn)定性（抗干擾性），選用了1M的通訊速率來進(jìn)行工作，實(shí)驗(yàn)證明，效果非常好。
      考慮到在整條生產(chǎn)線的運(yùn)行過程中，某些傳動(dòng)點(diǎn)會(huì)一直處于發(fā)電運(yùn)行的狀態(tài)，例如放卷機(jī)構(gòu)；某些傳動(dòng)點(diǎn)會(huì)在電動(dòng)和發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)下不停的切換，例如糾偏機(jī)構(gòu)，于是我們采用了共直流母線的方式，從而保證多臺(tái)變頻器之間能量的互補(bǔ)，既節(jié)約了選配剎車電阻和剎車單元的費(fèi)用，也使得消耗到電阻上的多余能量能夠提供給其他變頻器使用，從而更加節(jié)能環(huán)保。實(shí)驗(yàn)證明，在穿帶的模式下一般傳動(dòng)點(diǎn)都是處于電動(dòng)狀態(tài)，而在正常聯(lián)動(dòng)運(yùn)行中，矯直輥，張力棍和夾送棍始終處于發(fā)電狀態(tài)。采用了共直流母線方式以后，安裝在母線上的制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻基本上沒有工作，母線電壓也非常穩(wěn)定，這也就是說明發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生的能量被其他電動(dòng)環(huán)節(jié)的變頻器使用掉了，沒有多余的能量被白白消耗掉。

6現(xiàn)場(chǎng)布置圖

圖5 現(xiàn)場(chǎng)布置圖

      從上面的現(xiàn)場(chǎng)布置圖，我們可以了解到，電控部分（變頻器、PLC）和控制部分（電機(jī)）之間的距離是比較遠(yuǎn)的，最遠(yuǎn)的電機(jī)（收卷電機(jī)與收卷變頻器）估計(jì)達(dá)到了150m?？紤]到電控室內(nèi)部變頻器較多，變頻器與電機(jī)之間距離較遠(yuǎn)的現(xiàn)狀，我們?cè)诿颗_(tái)變頻器的輸入端和輸出端，都配置了三相交流電抗器，從而保證變頻器之間不互相干擾，變頻器不干擾到PLC，變頻器輸出端的波形不發(fā)生明顯畸變。

7參數(shù)表

表1 收卷變頻器參數(shù)表

表2 矯直變頻器參數(shù)表

8溫控器
      在此生產(chǎn)線的使用過程，還有一個(gè)關(guān)鍵的工藝：就是需要對(duì)酸洗液溫度的控制。我們?yōu)榭蛻暨x定了臺(tái)達(dá)DTB型溫控器。臺(tái)達(dá)DTB溫控器具備四種控制輸出模式：繼電器輸出，電壓脈沖輸出（直流14V），電流輸出以及模擬量電壓輸出；并采用雙回路輸出控制，可于控溫系統(tǒng)中加熱和冷卻控制，達(dá)到系統(tǒng)快速反應(yīng)到達(dá)設(shè)定溫度之要求；內(nèi)建485通訊模組，支持ASCII和RTU兩種通訊協(xié)議。

圖6 臺(tái)達(dá)DTB型溫控器

9 人機(jī)顯示界面
      由于此生產(chǎn)線比較長(zhǎng)，所以在首尾各有一個(gè)操作臺(tái)，每個(gè)操作臺(tái)上各安裝一個(gè)觸摸屏。在觸摸屏上，我們可以很清楚的查看每臺(tái)變頻器的工作狀態(tài)，以及修改每臺(tái)變頻器的同步速度，使操作者感覺到非常的方便實(shí)用。

圖7 人機(jī)界面顯示圖

10 現(xiàn)場(chǎng)故障與處理
      在酸洗線前期調(diào)試過程中，經(jīng)常會(huì)遇到變頻器出現(xiàn)PGF*或者OC的報(bào)警。從C2000手冊(cè)故障處理部分查看，我們就很快能夠分析查找問題點(diǎn)。

圖8 C2000手冊(cè)故障處理部分

11 結(jié)束語(yǔ)
      經(jīng)過測(cè)試，此生產(chǎn)線最高線速度能夠運(yùn)行到55m/min，高于設(shè)計(jì)時(shí)50m/min的線速度。經(jīng)過幾個(gè)月的運(yùn)行生產(chǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定，操作方便，達(dá)到客戶生產(chǎn)要求。