銅箔用純水系統穩定性改造

徐自鵬　楊鋒

摘要：在電解銅箔行業，純水用途極廣。純水供應稍有閃失，將造成大批量廢箔。文章從純水供應用變頻器控制回路分析出發，利用控制回路和變頻器參數改進，來提高純水供應的穩定性。

關鍵詞：電解銅箔；變頻器；純水系統；自動控制

中圖分類號：TN41 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）23-0029-02

1 技術背景

重要性：在電解銅箔生產的過程中，為保證產品的粗糙度、抗氧化性、抗剝離性等，需要經過各種電鍍，簡稱表面處理。在表面處理過程中，每進行一次電鍍，就需要一次水洗，一方面是保證銅箔干凈，以免出現色差，另一方面也防止了各種電鍍液相互污染。

圖1 表面處理工藝示意圖

在這個過程中，如果純水供應有問題，銅箔將會產生色差等，直接導致生產線停車。

純水系統：因為生產需要，公司建有純水制備車間，包含純水制備、高純水制備以及污水處理等，配套有自動控制系統。在純水供應方面，根據生產需要，兩臺純水泵一組，一用一備，供應兩條生產線。在生產過程中，利用變頻器，根據需要隨時調整流量。控制原理圖如下：

圖2

存在問題：因為電網原因產生的電壓波動，會直接影響到西門子變頻器，導致欠電壓等報警。在正常運行過程中，由于諧波及工藝原因等也會導致變頻器出現過電流、過電壓等其他報警。而西門子430變頻器，不具備國產變頻器那種故障屏蔽功能（一些國產變頻器可以屏蔽瞬時的過電流、過電壓、欠電壓等不屬于變頻器自身問題的故障，在出現類似故障時，報警不跳閘），報警立即停機。

2 改進目標

使純水用變頻器具備報警自復位，快速重新啟動一次的功能，以便保證生產連續穩定的同時，保證設備的

安全。

2.1 控制分析

如圖1所示，變頻器除電源線、電機線外，共有5組信號。具體包括：啟停信號、報警信號、頻率給定、頻率反饋、電流反饋。

啟停信號：接中間繼電器KA1常開觸點。KA1在手動狀態下，由人工手動通過啟停按鈕直接控制并進行自保持，在自動狀態下，由PLC控制。串聯KA2常閉觸點。

報警信號：串聯KA2報警用繼電器。在變頻器報警時，斷開控制回路，切斷運行指令。

頻率給定：通過組態畫面設定0～50HA頻率，經PLC，給定變頻器4～20mA信號，控制變頻器輸出頻率。

頻率反饋：由變頻器根據輸出頻率，提供4～20mA信號至PLC，在組態畫面顯示電機運行頻率。

電流反饋：由變頻器根據輸出電流，提供4～20mA信號至PLC，在組態畫面顯示電機運行電流。

在控制回路中，SA為手動、停止、自動三檔轉換開關，SB1為啟動按鈕、SB2為停止按鈕，KA1為運行信號繼電器，KA2為故障信號繼電器，HR為停機指示，HG為運行指示（廠家原配如此，按標準HR為運行指示燈，HG為停機指示燈）。

在手動狀態下（SA打在手動時），啟動按鈕SB1處得電。按下啟動按鈕SB1后，電流通過停止按鈕SB2，運行信號繼電器KA1，報警信號繼電器KA2常閉觸點，至N線。KA1帶電，常開吸合自保，并給變頻器運行指令和PLC運行信號。變頻器有故障報警時，KA2吸合，常閉斷開，KA1失電。變頻器運行指令停止，PLC運行信號丟失。

在自動狀態下（SA打在自動時），SA上的輔助信號閉合，PLC得到集中控制申請，并在組態畫面顯示。此時通過組態畫面，給變頻器啟動指令。PLC輸出信號，中間繼電器吸合。常開觸點吸合，KA1帶電吸合，KA1常開吸合，給變頻器運行指令和PLC運行信號。變頻器有故障報警時，KA2吸合，常開信號閉合，PLC得到變頻器故障信號，停止運行指令。變頻器運行指令停止，PLC運行信號丟失。

2.2 解決方案

變頻器參數更改。查閱西門子430變頻器說明書，將自動重啟動相關參數進行設置。

根據P1210具體介紹及我公司具體需求，設定為3。P1211自動重啟動次數，為確保設備安全，暫時設定為1。P1212第一次啟動時間，設定為5秒。

根據P1210介紹，重啟動過程中，帶載啟動，需要對P1200進行設定。

P1200：可能的設定值：

0禁止捕捉再啟動功能

1捕捉再啟動功能總是有效，從頻率設定值的方向開始搜索電動機的實際速度

2捕捉再啟動功能在上電，故障，OFF2命令時激活，從頻率設定值的方向開始搜索電動機的實際速度

3捕捉再啟動功能在故障，OFF2命令時激活，從頻率設定值的方向開始搜索電動機的實際速度

4捕捉再啟動功能總是有效，只在頻率設定值的方向搜索電動機的實際速度

5捕捉再啟動功能在上電，故障，OFF2命令時激活，只在頻率設定值的方向搜索電動機的實際速度

6捕捉再啟動功能在故障，OFF2命令時激活，只在頻率設定值的方向搜索電動機的實際速度

說明：這一功能對于驅動帶有大慣量負載的電動機來說是特別有用的。設定值1至3——在兩個方向上搜尋電動機的實際速度。設定值4至6——只在設定值的方向上搜尋電動機的實際速度。

提示：如果電動機仍然在轉動（例如供電電源短時間中斷之后）或者如果電動機由負載帶動旋轉的情況下還要重新啟動電動機，就需要這一功能。否則，將出現過電流跳閘。

根據需求，暫設定為P1200=3，P1202=120，P1203=50。

2.3 控制回路修改

由于設備長期運行在手動狀態，在原控制回路中，在變頻器故障報警后，KA1失電，自保丟失。故障自復位后，必須手動按下啟動按鈕才能重新開啟。僅修改變頻器參數，控制回路不能給變頻器提供運行指令，變頻器不工作。所以原控制回路必須進行修改。主要有以下兩點：（1）啟動需要有自鎖功能，防止在電壓低，KA1失電后，需要人工啟動。（2）KA2報警信號不能串聯在啟動回路中。考慮到變頻器在有故障時，自身就會停止運行。運行指令常給也不會像接觸器類的出現問題。因此取消報警連鎖可行。

經過反復思考、商討，結合原來啟動、停止按鈕同時承擔運行、停止指示功能的特點，將原啟動、停止、自保全部去掉。用SA轉換開關，承擔啟停功能，原按鈕+指示僅承擔指示功能。具體如圖：

圖3

需要開機時，直接將SA轉換開關旋鈕打到手動位置。KA1得電，變頻器收到運行指令開始運行。在有故障報警時，變頻器自動復位，重新啟動，運行指令常在。在電壓低時，KA1瞬間失電，隨后繼續吸合，不會導致停機。

需要停機時，將SA轉換開關旋鈕打到中間的停止檔。自動、手動都不得電。KA1不提供運行指令，變頻器不

工作。

3 效果試驗

在手動斷電快速重合閘試驗中，變頻器F003報警，并快速自復位，重新啟動。電源消隱及故障自啟動正常。手動斷電，變頻器各項顯示、指示燈全部滅后，重新合閘送電，變頻器能夠在得電后快速自啟動。電源中斷自啟動

正常。

4 運行效果

改造一年多來，純水用變頻器運行可靠，再沒有出現過故障停機現象。即便有高壓波動，也能快速自啟動，沒有再因純水問題影響過生產。

參考文獻

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