速度饱和与力矩控制在螺旋焊管机组递送机电控系统的应用

1 后摆式螺旋焊管机组简介

某螺旋焊管生产线采用了后摆式生产机组，其主要设备包括飞焊车、 铣边机、 递送机、 成型机、 后桥等， 如图1 所示。 飞焊车上主要设备由开卷机、 轿平机、 剪切对焊机、 夹送机组成； 后桥上主要设备有飞剪设备、 钢管输出辊道； 递送机采用上、 下辊双电机驱动结构， 两台电机由一个变频控制单元进行控制。 递送速度控制的稳定性直接关联到钢管成型、 焊接质量， 如果递送机递送力矩输出不平稳导致速度波动， 会造成钢管焊接烧穿或焊缝形貌异常。

当递送机采用上、 下两辊独立传动结构， 两台电机分别驱动上、 下辊时， 容易出现两辊力矩分配不均衡， 造成带钢递送速度不稳定。 主要原因是电控系统设计时， 只考虑了对速度环的稳定控制，对带钢长时间运行过程中， 上、 下辊线速度误差积累造成的力矩失衡不能及时纠正， 从而出现带钢打滑、 递送速度波动。 改进后的递送机电控系统采用西门子S120 调速器， 利用其速度环和力矩控制的两个系统功能， 较好地解决了这个问题。

2 递送机电控系统的设计

设计选用西门子S120 调速器的CU320-2DP 6SL3040-1MA00-0AA0 作为控制单元， 选用两台6SL3310-1TE33-1AA3 作为电机功率模块，硬件系统组建如图2 所示。

递送机上、 下辊由两台电机驱动， 选用一个驱动控制器来控制， 相比于两台独立电机驱动器系统响应速度更快， 系统内部数据交换稳定可靠。 控制设计方案中采用双环控制即速度环和电流环控制， 速度环作为外环， 电流环作为内环，速度环的输出作为电流环的输入。……