1  引言
    马钢H型钢厂是我国第一个具有世界先进水平的H型钢轧钢厂，该厂生产线上共有5台主轧机。即BD开坯机、U1粗轧机、Ed轧边机、U2粗轧机和Uf精轧机。这5台主轧机全部采用SIEMENS公司的SIMADYN-D全数字控制系统，矢量控制大功率交-交变频交流调速系统。主电机选用同步电机，控制系统的全数字化，使得系统具有控制精确、抗干扰能力强等特点。

2  控制系统的组成
2.1 传动设备
使用的传动设备参数如附表所示。

2.2 交-交变频控制系统的组成
(1) 直接变频部分
脉冲触发单元、逻辑无环流切换单元;
(2) 速度调节部分
速度给定单元、速度反馈单元和速度调节器;
(3) 转子励磁电流调节部分
励磁电流反馈、励磁电流调节器和励磁脉冲触发单元;
(4) 矢量变换控制部分
电压模型(UMO)、电流模型(IMO)、三相电压与电流及转子位置实际值检测环节(IWE)、磁通-电压调节(PUR)、直流调节器(GGR)等;
(5) 控制软件
SIEMENS专用生成语言STRUL-L。

附表    传动设备参数表


3  控制原理和实现方法
3.1 控制原理
    每台主轧机都由一套SIMADYN-D全数字控制系统控制，每套系统使用了4块处理器模块来进行控制、处理以及运算。用户程序采用SIEMENS的STRUC-L进行编写，应用程序采用模块化结构，编辑和调试都比较方便。
控制原理如图1所示。
3.2 处理器模板
(1) PT31 1#处理器模板，用作启动逻辑、轧辊定位、速度闭环和位置闭环控制;
(2) PS16 2#处理器模板，用作工艺控制、算术运算和调节功能;
(3) PG16 3#处理器模板，在SIMADYN-D系统中，用于换相类变压器中的电流控制，即Torque-shell(直流、交-交变频和励磁调节)，并产生触发脉冲;
(4) PT3 4#处理器模板,用作电机保护和故障监控;
(5) EP22 在SIMADYN-D系统中，作为传动的专用模板，用于电流控制。

3.3 软件功能模块
(1) NLOG 逻辑控制单元，处理操作、联锁保护;
(2) NREG 速度控制单元，输出定子电流转矩分量给定值;
(3) MTC 小张力控制单元，匹配三台轧机连轧时的张力控制;
(4) TVC 矢量控制单元;
(5) EXCIT 转子电流控制单元;
(6) MESG 故障信息处理单元;
(7) SUC 报警处理单元;
(8) MOPRO04 电机保护单元。

3.4 矢量控制的结构
    下面针对实际使用的情况来介绍矢量控制部分环节的功能。
(1) IWE 实际值读取模块
该模块的作用包括:
·通过接口模块SE21.2，它将实际三相电压及三相电流读入，经V/F转换为频率信号。送入处理器PS16，在PS16中经F/D转换，形成数字信号; 字串3
·通过模拟量/数字量混合接口模板，读入电机转子轴上的编码器的值，以获取转子的实际位置;
(2) UMO电压模型
该模块主要计算实际磁链值和磁链角;
(3) IMO电流模型
该模块主要计算磁链的给定值及磁链位置角给定值，并根据实际速度来计算弱磁因子(FSF)，同时输出励磁给定电流;
(4) RRV速度分配模块
该模块主要是完成速度调节器的输出、未经滤波的速度反馈、速度反馈和速度给定;
(5) IEM励磁电流最小控制模块
该模块仅供同步电机使用，它的功能是:保证电机在100%容量带载时突然卸载引起电枢反应强烈的情况下，励磁电流也不会降为零;
(6) COSΦ功率因数控制模块
该模块的功能是:在启动电机后，给系统自动加一个-5%的量(即使在没有负载的情况下)，这样既可以保证功率因数COSΦ=1，又能起到对最小电流的控制作用;
(7) VIBCOM动态转矩缓冲
该模块的功能是:补偿系统在突然增加负载以及电机在低频振荡时起有效的缓冲作用;
(8) OWA定位角选择模块
该模块的功能是:当电机旋转速度进行高低速转换时，起到电压模型同电流模型之间平滑过渡的作用。

3.5 功能调试
这个系统还要做以下几项调试工作:
·优化定子电流　　　　　·优化磁通调节器
·优化励磁预控制电流　　·优化电流转矩分量
·调整定子预控制电流　　·优化速度调节器
·调整空载磁化特性曲线 字串8

4  结束语
    该厂轧机主传动SIMADYN-D全数字矢量控制系统调试结束后，系统运行正常，整套系统的自动化程度高，系统稳定性好，响应快，极大地满足了轧钢生产的要求，给企业带来了可观的经济效益。 字串

参考文献
[1] 马小亮. 大功率交交变频调速及矢量控制[M]. 北京:机械工业出版社,1992.
[2] 范正翘. 电力传动与自动控制系统[M]. 北京:北京航空航天大学出版,2003.
[3] 佟纯厚. 现代交流调速[M]. 北京:冶金工业出版社,1985.

作者简介
祝晓东(1966-)  工程师  就职于浙江万里学院基础学院。