倍尺飞剪反爬后抖动的解决方案探析

屈 凯 田建国

（山东石横特钢有限公司，山东 泰安271612）

0 引言

山东石横特钢一棒车间建立于2005年，是一条全连轧生产线，产品以螺纹切分、锚杆为主，设计年产量60万t，实际年产量100万t。成品倍尺分段飞剪为起停式，电机为南阳电机厂生产的，型号ZFQZ－335－42 360kW，额定电压660V，额定电流593A，基速600r／min，励磁方式为它励。

剪切轧件速度3～18m／s，最大断面1 300mm2，在剪切Φ10～28mm螺纹钢等产品时用回转，在剪切Φ30～40mm螺纹钢等产品时用曲柄。

传动系统采用西门子全数字直流调速装置6RA70，控制PLC为西门子S7－300系列，通过PLC模拟量输出来完成速度给定，飞剪剪刃位置定位采取接近开关与增量编码器配合完成。

1 问题提出

倍尺飞剪自投运以来，运行稳定，剪切正常。但在2013年4—6月期间，偶尔出现剪刃在反爬停止阶段发生抖动的现象。进入7月份，抖动现象愈发频繁，且减速机同时发出异音。对机械部分多次进行排查无果，转而进行电气排查。

2 问题分析

2．1 飞剪剪刃定位原理

如图1所示，增量编码器计数在PLC中累计，当质子碰接近开关时清零后重新计数，该位置为两剪刃相对位置，即剪切位置。以1 024脉冲编码器为例，每运转一周，质子运动360°，因此，PLC可根据累计的脉冲数判断飞剪剪刃的位置：α＝A×360／1 024式中，α为剪刃位置；A为脉冲累计数。

图1 飞剪剪刃定位原理

2．2 飞剪工作流程

剪切状态可分为5个不同的部分：

（1）加速区；

（2）匀速区；

（3）减速区；

（4）反爬区；

（5）停止区。

以上剪臂为例，飞剪工作流程如图2所示。

图2 飞剪工作流程

（1）加速区。在得到剪切命令以后，飞剪由静止状态转为运行状态，电机加速使飞剪达到与轧件匹配的剪切速度。此时飞剪速度为：

（2）匀速区。在飞剪达到剪切速度，但剪刃尚未到达剪切位置时，飞剪保持剪切速度匀速运行：

（3）减速区。剪切后，飞剪因惯性继续运行，此时给予飞剪一个低速：

（4）反爬区。当转动超过一定值时，飞剪开始反爬找到停止位：

2．3 故障诊断

现场观察发现，剪刃发生抖动是在制动结束、反爬寻找停止位置的最后阶段，此时飞剪运行在低速，速度非常小，速度调节器调节能力差，抖动原因应该是直流电机在低速运行时直流调速能力差，使速度不断振荡。

3 问题处理

（1）由于低速时调速器调节能力弱，因此需要在飞剪处于低速运行时降低速度比例调节系数，来使速度动态响应效果更加柔和，避免速度相应过快，反复调节后产生振荡。因此，在低速时降低速度调节环的比例系数，而在其他运行时段保持不变。所以，可以在调速装置中，根据速度的变化设定一个不同的速度比例调节系数，以西门子6RA70系列调速器为例，可以设置参数如下：P550＝3，P556＝4%，P559＝4%，P225＝7．3（优化后自动设置）。

当速度大于4%时，比例系数设置为7．3，并保持不变；当速度小于4%时，比例系数设置为3。具体如图3所示。

图3 参数设置

（2）为了减短低速运行时间，修改PLC中程序设置，在反爬初期，加大反爬速度为－4%，待剪刃反爬至停止位之前10°时，再将速度降低为－2%。

4 结语

通过以上2种手段进行处理，倍尺飞剪反爬期间抖动现象基本消除。但针对不同的设备、不同的生产工艺，需要对速度及比例系数不断进行调节试验，直到满足工作为止，而这需要大量的实践来完善，才能最终获得合理的参数设置，来彻底解决抖动问题。