【摘要】本文主要介紹酸洗線的工藝流程以及臺達(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，這次使用表明臺達(dá)產(chǎn)品也是能夠在此勝任的。
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部分。
2 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，對于收卷和放卷部分，需要通過PLC對電機(jī)卷徑進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，保證張力的恒定和穩(wěn)定;對于擠干部分，則透過對轉(zhuǎn)矩控制方式下的速度限制，始終保證多臺擠干電機(jī)出力一致，避免出現(xiàn)某臺電機(jī)電流偏大或者某臺電機(jī)電流偏小的現(xiàn)象。
3 臺達(dá)C2000變頻器的特點(diǎn)
V/F控制、無感測向量控制、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;長壽命設(shè)計(jì)于重要零件壽命偵測;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。
4 C2000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，某些傳動點(diǎn)會一直處于發(fā)電運(yùn)行的狀態(tài)，例如放卷機(jī)構(gòu);某些傳動點(diǎn)會在電動和發(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點(diǎn)都是處于電動狀態(tài)，而在正常聯(lián)動運(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單元和制動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)場布置圖
圖5 現(xiàn)場布置圖
從上面的現(xiàn)場布置圖，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，我們在每臺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：就是需要對酸洗液溫度的控制。我們?yōu)榭蛻暨x定了臺達(dá)DTB型溫控器。臺達(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，所以在首尾各有一個(gè)操作臺，每個(gè)操作臺上各安裝一個(gè)觸摸屏。在觸摸屏上，我們可以很清楚的查看每臺變頻器的工作狀態(tài)，以及修改每臺變頻器的同步速度，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)場故障與處理
在酸洗線前期調(diào)試過程中，經(jīng)常會遇到變頻器出現(xiàn)PGF*或者OC的報(bào)警。從C2000手冊故障處理部分查看，我們就很快能夠分析查找問題點(diǎn)。
圖8 C2000手冊故障處理部分
11 結(jié)束語
經(jīng)過測試，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。
（轉(zhuǎn)載）
