根據攀成鋼180A-R軋機系統的穿孔機和軋機高低軸軋輥主傳動整流變壓器、電機參數及相關技術工藝要求，我們編制了相應的控制方案及西門子直流調速裝置調試方法。
1、 概述
攀成鋼180A-R軋機系統屬于搬遷改造項目，電氣控制設備部分利舊；因此，其控制方案就圍繞工藝要求和原有設備進行優化設計。
1.1、 軋管機整流變壓器（利舊）：上、下輥整流變壓器各1臺，4500KVA 10/0.75KV Δ/Y-11，Uk≥7%；1臺變壓器給2臺電機供電。
1.2、 軋管機直流電機（利舊）：上、下輥電機各2臺，1306KW/ DC750V/1840A/450-750rpm；勵磁：220V/84A。兩臺電機機械同軸硬連接驅動軋輥，電樞單獨供電，弱磁升速。
1.3、 西門子小驅大混裝模塊：采用北京景新經過軟件處理的控制模塊。
2、 直流傳動裝置選型
2.1、主軋機負荷曲線
2.2、采用西門子小驅大混裝模塊對應選型
序號 名稱 規格型號 數量 技術數據
1 軋管機 NDM100-4000-8VS 4 4000A /750V
3、控制方案說明
3.1、軋管機主傳動進線斷路器
若有進線斷路器，對于傳動裝置控制和操作更安全、方便；若沒有進線斷路器，則需在傳動裝置進線側加裝阻容吸收裝置，以防止高壓側的操作過電壓。
3.2、軋管機主傳動進線電抗器
由于整流變壓器副邊為六脈波，為了減少變流器換相重疊角產生的壓降，以及對電網少產生諧波，因此采用進線電抗器。
3.3、直流傳動裝置控制
3.3.1、西門子小驅大混裝技術裝置供電
國內小驅大裝置容量（NDM100-4000-8VS 4000A，750V）能夠滿足主軋機電機控制要求。這樣，每臺電機就只須用一臺直流傳動裝置進行控制，不需要裝置進線端加鐵芯均流互感器，其控制技術指標完全達到西門子直流傳動裝置的技術要求（因為其控制軟件是經過處理的），同時節約設備投資成本。而且其兩臺電機同軸硬連接的主從控制方式更便于調試，上下輥之間的負荷均衡也更好調試。
3.3.2、兩臺電機的裝置主從控制：
采用裝置的USS協議進行通訊控制（X172：56、57、58、59）；軋管機的上、下軋輥各2臺電機的兩套裝置采用主從控制，而兩臺電機同軸硬連接，那么，脈沖編碼器的速度反饋就接在主電機的主裝置內，作為整個兩臺電機主從控制的速度反饋，其控制原理見圖示
3.4、軋機上下輥電機負荷均衡
軋管機上輥和下輥在傳動裝置中采用速度控制和窗口控制。速度控制保證速度同步以保證工藝要求和生產出合格產品，窗口控制是在確保速度同步的前提下把負荷控制在一定水平而達到負荷平衡。其實現方式有兩種，一種為電流差超過設定范圍后通過微調速度給定值使電流恢復到設定范圍，一種為將電流差平均后作為電流的附加給定值使電流恢復到設定范圍。
上下輥電機負荷均衡控制有兩種實現方式：一種是通過開放6RA70傳動裝置的S00代碼在模塊中完成；一種是在PLC通過讀取裝置電流并經過邏輯運算后再通過裝置進行調節的。其控制原理圖如下
上輥電流與下輥電流的差值經過運算放大，由一個差值比較器來控制上下輥電機的速度附加給定，速度附加給定有兩種方式：一種是以下輥速度為基準，只調節上輥的速度附加給定；另一種是對上下輥的速度進行正負附加給定調節；這兩種調節方式可以根據工藝要求具體情況確定一種控制方式。
3.5、控制系統組成
主電路由交流阻熔吸收、傳動裝置、平波電抗器（利舊）、直流快開組成。
交流進線側裝有阻熔吸收電路，用于吸收變壓器合閘對傳動裝置的沖擊。
直流側安裝直流快開DS14，用于完成直流側的保護。
軋管機上、下輥傳動裝置為混裝形式，其數字控制系統為SIEMENS公司的6RA70系列數字控制系統，功率控制系統采用晶閘管元件組成三相全控橋反并聯整流系統。采用北京景新制造的西門子控制的混裝模塊。
裝置以成套柜的形式供貨，每套裝置中安裝：
S7-200PLC：用于完成開機邏輯。
用于Profibus-DP通訊的CBP2通訊板；下傳數據：控制字和速度給定值；上傳數據：狀態字、故障字和各種運行數據。
三相勵磁主電路包括進線斷路器、接觸器、熔斷器、勵磁變壓器、直流全數字裝置。
測量和顯示儀表包括：電樞電流、電樞電壓、勵磁電流、勵磁電壓；控制電路中包括：內、外控功能（內控完成調試與檢修，外控完成基礎自動化控制），配置溫度巡檢儀用于監測電機的測溫元件，配置給電機風機電源和控制，配置給電機防凝露加熱器的電源和控制。
傳動裝置帶有標準的脈沖編碼器接口。
傳動裝置帶有急停接口。急停功能分為本地急停和系統急停。本地急停用于調試和巡檢；系統急停一般來自現場，由基礎自動化供應商確定。急停信號通過硬線連接。
傳動裝置帶有基本操作單元和調試工具的接口，它可以完成運行要求的所有參數的設定、調整及實測值的顯示。參數設定也可以由計算機通過數據通訊來完成。裝置的高效能處理器承擔電樞回路的調節功能、勵磁回路的調節功能、參數優化、監控與診斷、保護及通訊功能。裝置具有優良的動、靜態性能，調試簡單，維護容易。每臺直流裝置均開放S00代碼，用于完成速度同步和負荷平衡。
4、西門子全數字直流裝置調試步驟
4.1.一般控制參數的設定
按照電路圖，將模塊外部急停和抱閘等外部控制先滿足條件，給模塊上控制電，如無問題就恢復工廠值，按照西門子直流調速裝置說明書的啟動步驟進行系統參數設定（此時電機應為空載）：
恢復工廠值
設置脈沖編碼器
選擇控制方式
輸入輸出設定
給定選擇
保護參數設置
4.2.優化運行
驗證碼盤的正確性
進行優化設置 ：P83=2 將速度反饋改為編碼器，改完后讓電機運行一下確保沒有其他故障。
進行電流環自優化的驗證
P51=25 電流環優化，優化修改電樞與勵磁電流環基本參數，可以多做幾回觀察是否參數相同。
電流環優化改變以下幾個參數：P110電樞電阻、P111電樞電感、P112勵磁電阻、P155電樞調節器P增益，P156電樞調節器I積分、P255勵磁調節器P增益、P256勵磁調節器I積分、P826自然換向時間。
電流環響應曲線：
上圖為電流環自由化過后手動階躍的實驗圖，綠色為設定，紅色為實際值。可以看出電流的響應比較快而且沒有超調。
對速度環進行優化并驗證
P51=26 速度環優化，主要修改速度環PI值：P225速度環增益、P226速度環積分時間、P228速度給定的濾波時間。
速度環響應曲線
如上圖黃色為速度實際值、紅色為電流實際值、藍色速度設定值。此特性即為無超調。
上圖紅色為電機速度實際值，藍色為設定值；可以看出速度超調比較大，但響應比較快。
速度環的特性，根據現場電機特性要求調節PI參數讓電機達到控制要求。
弱磁優化
P51=27，主要繪制模塊弱磁曲線：P81=1 將模塊改為有弱磁。弱磁優化完成后對弱磁進行驗證需要做以下幾點：
