轧辊加工机床控制系统及其故障处理实例
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作者:付博
摘 要：轧辊加工机床是专门用于加工轧辊的机床，是轧钢生产线必不可少的辅助设备之一。轧辊加工机床控制系统同其他设备的控制系统一样，在运行使用过程中不可避免地要产生一些故障。本文介绍某钢厂中型型钢热连轧生产线的轧辊加工机床的控制系统，以及详细记录阐述了某钢厂中型型钢热连轧生产线的两种轧辊加工机床控制系统的两次维修实例，可为类似相关设备控制提供技术处理借鉴。
关键词：軋辊加工机床 控制系统 故障处理
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（c）-0095-02
轧辊加工机床是专门用于加工轧辊的机床，是轧钢生产线必不可少的辅助设备之一。轧辊加工机床电气控制系统包括主轴旋转电机及其控制系统和Z轴向走刀伺服电机及其控制系统，有些精度要求高的机床会加入X轴向走刀伺服电机及其控制系统。下面对某钢厂中型型钢热连轧生产线的轧辊加工机床控制系统进行说明。
1 某钢厂轧辊加工机床控制系统简介
该钢厂中型型钢热连轧生产线轧辊加工机床包括两台数控机床和若干台普通机床。数控机床其控制系统采用西门子伺服驱动器SIMODRIVE 611 控制X轴向伺服电机和Z轴向伺服电机，其操作面板为西门子SINUMERIK 802D PCU。主轴直流电机通过西门子6RA70 SIMOREG DC MASTER进行控制调节主轴转速;该系统中，伺服611控制器作为伺服驱动器的同时，还作为整个数控轧辊机床的核心控制单元，其通过PROFIBUS-DP网络分别与802D PCU操作面板和6RA70直流调速控制器连接进行通讯。普通机床主轴直流电机采用西门子6RA70 SIMOREG DC MASTER进行调速控制，轴向走刀伺服电机采用安川SGM-30ADA，通过西门子S7-200PLC进行程序控制，使用PROFIBUS-DP进行通讯。
2 数控轧辊机床故障处理实例
2.1 故障处理实例1
某年8月15日夜间数控机床在加工轧辊过程中多次自动停车。
8月16日上午，电气维修人员到现场观察捕捉故障现象，发现机床横向（Z轴）运行一段时间后报故障，报故障停车多发生在加工轧辊过程中（其中只有一次在空转时报故障停车）。西门子802D面板显示报警内容为380500↓Profibus-DP：驱动Z1，代码608数值0 时间1956628。更换802D编程器内一个DP网头，更换后故障仍然发生。上网查阅资料，伺服电机控制器（西门子SIMODRIVE 611装置）报代码为608故障为过负荷运行。
8月16日夜间，电气维修人员对X轴和Z轴西门子611伺服控制器的逆变器进行互换（倒换X轴和Z轴控制板，编码器线路，主轴测速发电机线路和负荷线）互换后运行X轴，一段时间后报故障，Z轴能够正常运行，排除611控制器故障。之后机械维修人员调整了Z轴丝杠间隙，对机械部分进行润滑维护;电气维修人员再次互换X轴和Z轴611控制器的逆变器。
8月17日上午，电气维修人员试车发现Z轴伺服电机无法转车，启车后立即报608故障，摘开电机连接轴，电机出现振颤现象，仍然报608故障。互换装置后，故障现象依旧，因此怀疑Z轴伺服电机有问题。
8月18日，到相关技术部门对Z轴电机进行检查。8月21日，反馈信息为此伺服电机内部有一插排松动，现已修复，并可以正常转车。安装电机后，电机依然报608故障。
8月22日上午，电气维修人员进行现场故障排查，最后将Z轴伺服电机负荷线U相和W相进行互换，Z轴伺服电机可正常运行，将电机与丝杠连接好后可以正常加工轧辊，一直将故障发生前的轧辊加工完毕，未报故障。
实例1故障原因分析：
（1）最初机床横向（Z轴）运行一段时间后报608（过载）故障原因为（a）机械卡阻原因，现场维修厂家机械人员调整丝杠间隙并做了润滑维护;（2）伺服电机内部插排松动。
（2）伺服电机出现振颤，随后报608（过载）故障原因为互换X轴和Z轴611伺服控制器的逆变器时，将负荷线倒成反转，引起系统故障。
实例1故障经验总结：
（1）802D和611控制器控制下的伺服电机倒负荷线要慎重，如果负荷线倒成反转，可引起编码器反馈与电机实际运行方向不一致，电机出现振颤现象并报故障。
（2）伺服控制器出现608（过载）故障后，首先摘开电机连接轴，让其空负荷运行一段时间，这样可直接判断出机械故障或电气故障。
2.2 故障处理实例2
某年11月13日，某普通机床主轴电机6RA70箱报F040故障，复位后试车又报故障，主轴无法转车。11月14日，车间组织对机床故障进行查找，更换CUD1板后，机床可正常运行。11月15日，机床在线正常车辊。
第二年5月4日，普通轧辊机床走刀可正转运行无法反转运行，5月4日—5月7日对7#机床故障进行了查找，对各线路、开关、继电器、接触器查找，未发现问题。对伺服电动机进行检查，发现编码器有两颗线断路，将线路焊接好后，走刀仍可正转运行无法反转运行。
5月8日至5月9日再次查找故障，用万用表测量走刀安川调速器（SGM-30ADA），线号为1222线路电压不正常，对地测量为-7V（正常应为0V）。继续查找至70箱CUD1板，发现线号为1229线路对零线1222电压为3V，对地测量正常为-10V（对零线1222测量应为-10V）;线号为1220线路电压对零线1222为23V（对零线1222测量应为+10V）。将三条线路从CUD1板上摘开，测试线路所在端子，X175端子14对地电压不正常为-7V，X174端子2、3电压正常，电压为（X174端子2上连接1229线路，端子3上连接1220线路;X175端子14上连接1222线路）。查看6RA70手册，X175端子14和15为一个模拟量输出通道，判断此模拟量通道损坏，测量另一个备用模拟量输出通道，与此通道一样也发生损坏。之后更换前一年11月13日更换下的CUD1板，走刀可正常运行，但主轴依旧无法正常运行。将1222线路与地相接，走刀可正常运行，机床具备正常工作条件，但主轴转速表无法正常显示。
5月10日更换CUD1板，机床可正常运行，主轴转速表显示正常。
实例2故障原因分析：
此故障主要原因为机床70箱CUD1板模拟量输出通道损坏引起，中间处理故障时还发现伺服电机编码器线路开焊。70箱CUD1板两个模拟量输出为电流源4～20mA信号，X175端子14（1222线路）既是走刀调速器（SGM-30ADA）调速模拟量输入±10V的零线，又是主轴电机转速表4～20mA输出，故障原因主要为CUD1板模拟量输出损坏，X175端子14带有-7V电压，±10V与其电位差偏差过大（电位差分别为23V和3V），走刀模拟量输出不正确，引起反转模拟量控制电压出现正值（100%转速应为-10V），致使走刀伺服电机无法反转。将1222线路与地相接后，X175端子14为0V，与±10V建立正确电位差，走刀伺服电机可正常运行，但此时此模拟量通道彻底损坏X175端子14、15输出不了4～20mA信号，主轴转速表便无法正常显示。
3 结语
轧辊加工机床控制系统同其他设备的控制系统一样，在运行使用过程中不可避免地要产生一些故障。本文详细记录阐述了某钢厂中型型钢热连轧生产线的两种轧辊加工机床控制系统的两次维修实例，可为类似相关设备控制提供技术处理借鉴。
参考文献
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[2] 崔东岳，卢永清，刘爱民，等.CK8450数控轧辊机床操作技巧及轧辊加工[J].科技资讯，2011（27）：130-131.
[3] 郭瑞平，马理杰，袁鑫.计算机数控技术在轧辊加工领域的应用[J].河南冶金，2004（4）：47-48.
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