1 前言

　　冷剪是棒材生產線上必不可少的設備，在連續剪切線上，由于對冷剪定位控制的實時性和精確性要求非常高，通常情況下采用變頻器或直流調速裝置進行控制;對于使用定尺機完成棒材組長度定位的生產線來說，由于要等到棒材組在輥道上完全停止后才進行剪切，對冷剪定位控制的實時性和精確性不要求非常高，這時對交流電機可考慮使用軟啟動器控制，設備投資大大減少。

2 軟啟動器概述

　　軟起動器是電力電子技術與自動控制技術相結合的產物，其電路原理如圖1所示。將三組反并聯晶閘管串接于供電電源與被控電機之間。起動時，由電子電路控制晶閘管的導通角，使電機的端電壓逐漸增大，直至全電壓，使電機實現無沖擊軟起動;停機時，則控制晶閘管的關斷速度，使電機的端電壓由全電壓逐漸下降至零，實現軟停車，可見，軟起動器實際上是一個晶閘管交流調壓器。改變晶閘管的觸發角，就可調節晶閘管調壓電路的輸出電壓。在整個起動過程中，軟起動器的輸出是一個平滑的升壓過程（且可具有限流功能），直到晶閘管全導通，電機在額定電壓下工作。

　　圖1是ABB PSD系列軟啟動器產品的原理圖，圖中的元件如下：E1：電路板;F6：溫度監視器;J1?J3：連接端子;K4：繼電器，在運行狀態時動作;K5：繼電器，在全壓狀態時（Ue=100%）動作;K6：繼電器，故障信號;T2：電流互感器;T5：控制變壓器;V1?V6：晶閘管;X1?X3：端子板。另外，根據功率范圍，還有兩組或三組風扇作為標準配置。根據不同的應用要求，還可選擇過載保護器。在圖1中，V2、V4、V6三只晶閘管依次對應于U、V、W三相電源的正半周，開通角α相同，故三相的觸發脈沖應依次相差120º;每相的正、負半周依次分別由反并聯的兩只晶閘管觸發控制，所以同一相的兩個反并聯晶閘管觸發脈沖應相差180º，觸發順序是V2、V5、V4、V1、V6、V3，依次相差60º。

圖1 軟啟動器原理框圖

3 控制原理及軟件實現

　　3.1 軟起動器的上電與起動控制

　　軟起動器控制回路如圖2所示。操作員首先手動合上開關Q50，如果沒有過載等故障并且熔絲F40正常，K51將吸合，給PLC發出“上電準備好”信號，此時操作員可以在HMI畫面上給出上電命令，K51將吸合，從而K10吸合，給PLC發出“上電完成”信號，完成上電操作。

　　起動時，操作員從操作臺上按下起動按鈕，電機按設定的起動時間從低速起動至設定值，給PLC發出“運行”信號。抱閘風機也與主電機同時起動。為了保護電機和機械設備，除了必須收到“上電完成”信號，還必須滿足以下條件：無急停連鎖;潤滑油泵運行;潤滑壓力達到規定值;干油泵運行;空氣壓力達到規定值。

圖2 控制回路原理圖

　　3.2 軟起動器的參數設置

　　軟起動器上電后，需對其有關參數進行設定。對于PSD型軟起動器來說，主要參數及其設定范圍如下：

　　（1） 起動時升壓時間：0.5～60s。

　　（2） 起動時初始電壓：10～60%電源電壓。

　　（3） 限流功能：2～5倍電機額定電流。

　　（4） 停止時降壓時間：0～30s。軟起動器在得到停止信號后，按照設定的降壓時間，輸出端由設定的級落電壓（100%～30%的電源電壓）降至初始電壓，然后即刻降到零電壓。

　　3.3 冷剪的剪切控制

　　剪切控制實質上是抱閘和離合器的控制。抱閘和離合器分別由一個單向氣動電磁閥控制，其控制原理如圖3所示。PLC給出剪切指令的同時給出抱閘打開指令，0.5秒后離合器插入以進行剪切;當檢測到剪刃閉合接近開關后，延時0.61秒（剪刃從閉合位置到原始位置所需的時間），剪切指令取消，離合器移出，延時0.2秒后抱閘鎖緊。在圖3中，離合器插入指令給出的同時再次給出抱閘打開指令，以確保剪切期間抱閘是打開的。

　　剪切指令的給出：當鋼頭部到達定尺機擋板后，輥道停止，如果下列條件滿足，則給出剪切指令：軟啟動器運行;抱閘風機運行;無急停連鎖;潤滑壓力達到規定值;干油泵運行;空氣壓力達到規定值;上下剪刃鎖緊;切頭擋板在上位;尾部清理設備在后退位置。切頭時，鋼頭部到達切頭擋板位置即停止，然后開始剪切。所有剪切也可從操作臺手動完成，聯鎖條件同上。

圖3 抱閘和離合器控制原理圖

4 應用效果

　　該軟啟動器具有堅固的金屬外殼設計，可適用各類應用，包括常規啟動和重載啟動;在前面板上可進行柔性組合的電位器式參數設定， 并配備清晰的LED狀況與故障指示;電子過載保護脫扣器為電機提供比常規雙金屬片更有效的保護。

　　對于冷剪來說，由于無需反轉、旁路等控制，而且上電、起動、抱閘和離合器的控制均由PLC完成，控制回路極其簡單。生產運行表明，采用軟啟動器控制冷剪是一種非常經濟、實用的方法，系統運行穩定、可靠。
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