6SE70變頻器主從控制在轉爐傾動中的應用

何佳英 房中明

摘要：簡要介紹了萍鄉方大鋼鐵有限公司煉鋼一廠4#轉爐傾動設備及傾動控制系統的構成，分析了如何應用西門子PLC S7-400和西門子6ES70系列變頻器構成PROFIBUS-DP現場總線控制系統，并且詳細介紹了應用SIMOLINK網絡實現4臺傾動變頻器主從控制的方法及變頻器參數的設置。

關鍵詞：轉爐傾動；SIMOLINK主從控制 ；6SE70變頻器參數設置

1.轉爐傾動控制系統的構成

萍鄉方大鋼鐵有限公司煉鋼一廠4#轉爐傾動電氣控制系統選用4套西門子矢量控制變頻器（型號：6SE7031 5EF60 ），傾動主回路結構組成為4臺一對一電動機組，每一臺電動機都配置有相應的變頻器。轉爐傾動控制系統配置帶編碼器速度反饋，利用Pro-DP網絡以及PLC實現通訊，利用抱閘制動，在低頻狀態下也能夠擁有較大的啟動力矩，同時還能夠實現力矩電流平衡等其他功能，其配置有UPS為控制電源供電，下圖1為該系統的主要結構圖：

圖 1 轉爐傾動控制系統結構

2.變頻器主從控制原理

變頻器和電動機設計為一拖一的控制方式，而各個變頻器都是設計為主從控制，PLC主站利用Pro-DP總線對變頻器主機實現控制，變頻器主機利用SIMOlink光纖實現對從機的控制。在SIMOlink網中，各個變頻裝置具備自身穩定運行的能力，因此它們可以說是發送器與接收器的結合體，傾動系統內部的4臺變頻設備所組成的環網中，僅僅設計了某一個站點擁有發送能力，而其他站點則僅僅具備接收能力。各個傳動系統依靠SLB板來接收傳動系數，之后再利用傳動系統的數據發送功能將這些設定值發送到另一傳動系統之中，這樣一來就能夠直接完成轉矩電流給定值的直接傳輸，還可以同時做到其他數據值的傳輸。因此在該系統之中設計1個主站和3個從站。轉爐本體PLC利用Pro-DP網對主站速度進行定義，另外主站接收之后會自動生成一個給定值并發送到從站裝置中，這一給定值通常包括了位置、速度以及加速度。

3.轉爐傾動對主從控制的要求

為提高轉爐生產的連續性，萍鄉方大鋼鐵有限公司煉鋼一廠要求：轉爐傾動系統中4臺變頻器中的1#或2#變頻器可以在DCS畫面上被設置為主變頻器，3#、4#變頻器只能做從動變頻器。針對該要求，在編程上為每一個變頻器定義了一個控制功能塊，當此變頻器沒有選擇投入時跳過程序不對其進行控制。當選擇1#電機作為主電機時，將控制字和給定值傳送給1#傾動變頻器，再由1#變頻器通過SIMOLINK網傳送到其他從動變頻器。當選擇2#電機作為主電機時將控制字和給定值傳送給2#傾動變頻器，再由2#變頻器通過SIMOLINK網傳送到其他從動變頻器。

4.變頻器參數的設置

4.1 變頻器的基本參數

轉爐傾動控制系統中以帶測速機的矢量控制模式P100=4以及具有零通道的編碼器P130=15為主。主電機參數P587=0，從電機參數P587=1，而其他的一些基本參數則結合電機和系統具體配置來設置，同時根據相關要求對電機靜態與動態進行識別。

4.2 SIMOLINK光纖通訊參數

變頻器主機與從機之間的SLB板被接通之后，SLB板能夠實現與變頻器的正常通訊。1號變頻器參數為P740=0，因此1號變頻器為SIMOlink網內的分配器，2、3、4號變頻器參數依次設置為P740=1、P740=2、P740=3，作為網絡中的收發器；另外把1號變頻器主機讀入地質設置為P749=1、0（地址為1，通道為0），其余2、3、4號變頻器讀入地址設置為P749=0、0（地址和通道均設置為0），讓4臺變頻器之間實現光纖通訊。

4.3 Profibus-DP總線通訊參數

確保各個變頻器和CBP板之間能夠進行通訊之后，設置4臺變頻器參數數據P918=3、P918=4、P918=5、P918=6，從而實現CBP主板和S7-400主站CPU之間的通訊。主機速度參數設置為P443=3002，變頻器起停參數設置為P554=3100，保證S7-400主站的控制數據可以有效的被變頻器接收。

4.4 同步控制功能參數

主機對從機實現控制的數據一般設置為：P751.1=30，控制字P751.2=165，主機轉矩限制輸出量。從機接收主機控制命令和數據P554=7001，讀入電機ON/OFF指令開關量控制電機變頻器的起停；P443=7002，P486=7002，輸入主機轉矩給定值之后，利用速度調節裝置以及轉矩電流實現限幅，然后開始向電機輸出。

5.維護注意事項

此控制系統對編碼器較為依賴，傾動機構現場高溫，灰塵較大及運行機構本身的振動，非常容易導致編碼器連接區域產生松動的情況，進而導致變頻裝置損壞，因此我們在日常工作中應定期做好編碼器的維護工作。

因為PLC控制本質上來說是弱電控制強電，其工作過程中很容易受到外部電磁環境的影響，當外部環境較為惡劣時常常會產生干擾信號，因此必須要對總線電纜進行良好的隔離，同時把總線電纜屏蔽層和變頻器地線相隔離，從而保護PLC與變頻器不受影響。

6.結束語

萍鄉方大鋼鐵有限公司煉鋼一廠4#轉爐至今已經投入生產4年由于，其主要應用的是西門子6SE70系列的變頻器和PLC、SIMOlink網所組建而成的傳動系統，能夠讓4臺變頻器都有效完成主從控制要求。主從控制功能可以有效的降低電機因為負載不均而產生的磨損，降低轉軸磨損度，不但可以避免設備頻繁發生故障，同時還在很大程度上幫助公司生產效率的提高。

參考文獻：

[1]SIEMENS SIMOVERT MASTERDRVIES 矢量控制使用大全.北京：西門子（中國）有限公司技術支持部，2009.

[2]萍鄉方大鋼鐵有限公司煉鋼一廠4#轉爐傾動變頻器參數，2010.

[3]牟旭升.變頻器的主從控制在轉爐傾動系統的應用.河北冶金（期刊），2011.

作者簡介：何佳英，男，（1986.11-），江西萍鄉，中共黨員，本科，學士學位，2009年畢業于江西理工大學電氣工程及其自動化專業，工作：萍鄉方大鋼鐵有限公司維修一廠，負責轉爐煉鋼和連鑄機電氣設備的維護與檢修工作，電氣工程師。