西門子G120XA變頻器6SL3220-1YD34-0UB0為30kW 380 V -20%轉440V+10%三相交流無濾波，每5分鐘110% 50s無HMI設備6DI、4DO、2AI、2AO、1Mot_t終開關設備HxWxD:472x200x472。
1導言
卷取是熱軋帶鋼的最后一道工序。為了保證卷取質量，控制系統必須具有較強的過載能力、較高的控制精度和較快的動態響應，并能隨時響應主速度的變化(軋制速度跟隨)，以保證卷取過程中始終能保持張力。這個問題在唐山不銹鋼公司2008年4月投產的1580熱軋中寬帶生產線上得到了完美的解決。
2卷繞系統的組成
如圖1所示，唐山不銹鋼公司1580mm中寬帶熱軋生產線配有兩臺地下卷取機，輪流卷取，生產節奏較快。同時允許單臺卷取機離線檢修，以保證全線不間斷生產。軋線自動控制系統采用先進的高性能西門子TDC控制器，傳動裝置均采用西門子6SE70系列交TDC交變頻器，控制器與傳動裝置采用DP通訊。
最后一臺軋機電機功率7000KW，輥道電機功率9.2KW，上下夾送輥電機功率350KW，輔助輥電機功率75KW，卷筒電機功率1000KW。但卷筒電機的設計允許三次過載60秒(纏繞完成后，要求快速停車卸載CUVC)，所以芯軸的傳動由三個1000KW的功率器件(一主兩從)和兩個從動件并聯驅動。
3卷取系統的主要控制模型
為了獲得良好的卷取形狀和卷取質量，卷取系統必須保證穩定的張力控制，包括卷取與軋機之間的張力平衡、卷取系統內部的張力平衡以及卷取直徑的實時計算。
3.1系統張力分析
在一個完整的卷繞過程中，系統張力有一個明顯的分水點，即最后一個軋機甩鋼。參考下圖2，以滾動方向為參考正方向。軋機甩鋼前，夾送輥扭矩M1+芯棒扭矩M2≥軋機扭矩M0。此時我們認為軋機扭矩M0為負:旋轉方向與軋制方向相同，但作用在鋼帶上的力的方向與軋制方向相反，軋機正向制動；夾送輥和心軸向前拖動，M1和M2為正值。軋鋼機扔出鋼材后，M0就消失了。此時為了穩定卷筒的張力，夾送輥和芯棒平衡張力，M2≥M1，M1為負，夾送輥轉向前進制動。PDA實時曲線也可以證明這一點，
如圖3所示。x點是軋機拋鋼的臨界點。
在X點之前，夾送輥的速度和扭矩沒有變化。主軸扭矩在加速過程中有所上升，但咬鋼穩定速度后回落到低值。X點后，即軋機投鋼后，卷筒張力迅速上升到15KNm左右，夾送輥嚙合扭矩約為-8KNm(如圖，下夾送輥為-2.5KNm，上夾送輥為-5.5KNm)。
圖3還反映了張力控制中一個極其重要的因素:扭矩限制和速度上限。在C1芯棒速度曲線中，在X點之前，電機速度很好地跟隨設定速度，而在X點之后，實際速度與給定速度的偏差非常明顯，但這不是故障，而是限幅的應用。在X點之前，由于軋機仍然咬鋼，為了保證張力，實現速度平衡，以軋機主機的實際速度信號作為恒張力變頻器的速度上限，TDC放松轉矩限制。x之后就不存在與軋機速度匹配的問題了，于是把力矩限制器放回去，讓芯棒和夾送輥之間的力平衡按照設定的曲線輸出?？梢钥闯鰥A送輥和心軸在X點后有一個減速過程， 使得卷筒帶鋼的表面張力仍能達到平衡。
3.2張力控制的計算
在這種繞線系統中，電機的輸出轉矩是由裝置中霍爾電流互感器測得的電流計算出來的，速度實際上是由電機編碼器反饋的。
為了保持帶鋼表面張力穩定，調節電機轉速。首先由帶鋼線速度和卷筒卷繞直徑實時計算出同步匹配頻率指令，即:
F=(V×p×i)/(π×D)
其中包括:
f？變頻器同步匹配頻率指令；
v？材料的線速度；
p？電機極對(變頻器根據電機參數自動獲得)；
我？機械傳動比；
d？卷筒的卷繞直徑。
然后張力檢測裝置反饋的張力信號與張力設定值形成PID閉環，調節變頻器的頻率指令。
在這種控制模式下，要求變頻器的PID調節性能非常高，同步匹配頻率指令要準確，系統才能穩定運行，否則系統會振蕩。TDC控制器完全能夠勝任模型計算的任務，并且經過近一年的設備運行，西門子6SE70系列變頻器在穩定的PID調節運行方面也有足夠的優勢。
3.3線圈直徑的計算
忽略機械傳動比等其他因素，通過圖5，我們可以得到計算的卷徑與帶鋼表面穩定張力的精確關系:
帶鋼上的力矩T=芯棒張力F×卷繞直徑/2(力臂)
在卷取過程中，鋼卷的卷徑是不斷增大的，也就是說，張力控制必須很好地跟隨卷徑的變化，才能獲得穩定的張力控制，由此可見卷徑的計算非常重要。上止點模型計算公式如下:
D=(I×V)/(π×n)
其中包括:
d？要求的纏繞直徑；
我？機械傳動比；
n？電機速度；
v？線速度。
當系統運行速度較低時，帶鋼的線速度和變頻器的輸出頻率較低，小的檢測誤差會造成卷徑計算的大誤差，所以要設定一個線速度，當物料的線速度低于這個值時，卷徑的計算會停止，卷徑的當前值保持不變。
4結論
唐山不銹鋼公司1580mm熱軋生產線卷取系統自2008年4月投產以來，運行穩定，完全滿足生產要求，未發生拉套、斷套等事故，充分體現了西門子TDC和6SE70變頻器高性能、低維護的特點，也是控制器與功率單元良好配合的成功范例。