西門子SIMATIC SM150 在主傳動上的應用

葛鵬

摘 要：在冷軋高速軋制的過程中需要速度控制精度高，響應速度快，穩定性強的傳動控制系統來控制主傳動電機，本文以邯鋼二冷軋主傳動為例介紹德國西門子公司的SM150傳動控制系統。

關鍵詞：SIMATIC SM150 主傳動

一、主傳動系統

1.主要組成

主傳動系統主要包括變壓器、交流變頻單元、變頻器水冷卻單元、勵磁單元、無負載斷路器以及交流同步電機等，此外還包括一臺電機機旁ET200站和一臺輔助柜ET200站，見圖1。其中，變壓器使用

圖1 主傳動系統主要組成部分

1.1 變壓器

主傳動系統共有7臺變壓器，類型為油浸式。其中1#-5#軋機電機分別使用一臺變壓器，卡倫賽卷取機兩臺電機使用一臺變壓器，勵磁系統使用一臺變壓器。

1.2 交流變頻單元

1.2.1 交流變頻單元主要組成

圖2 相模板的現場實物圖

圖3 IGCT現場實物圖

主傳動系統共有六套交流變頻單元，其中用于軋機的五套變頻單元由一套整流器和一套逆變器組成，另外用于卡倫賽卷取機的一套變頻單元由一套整流器和兩套逆變器組成。交流變頻單元采用了西門子SINAMICS SM150變頻器，SINAMICS SM150是一種中壓多級變頻器，其主要包括整流器（line converter）和逆變器（motor converter）兩部分。其中整流器用于將變壓器二次側恒頻恒幅交流電壓轉化為直流電壓，此直流電壓有三個等級分別為“AM”（+）、“M”、“KM”（-）。逆變器用于將直流電壓轉化為頻率和幅度可變化的三項交流電壓并供給電機定子線圈。整流器和逆變器都由三個相同的相模板組成（見圖2），每個相模板包含四個IGCT（見圖3），并且每個相模板都有四個端子，其中“（+）”、“M”、“（-）”用于連接直流母排，另外一個端子用于連接變壓器的一相（當相模板用于整流器時）或者電機的一相（當相模板用于逆變器時）。交流變頻單元的控制器主要由控制傳動部分的SIMOTION D445和控制整流部分的SIMOTION CX32組成。

1.2.2 交流變頻單元主要功能

1、整流器以及直流母排控制。

2、傳動電機速度控制。

3、反矢量（TRANSVECTOR）控制。

4、監視和保護功能。

5、傳動順序控制（啟動/停止等控制）。

6、診斷功能，傳動報錯信息以及狀態信息顯示在本地操作面板上。

7、與基礎自動化通過PROFIBUS DP通訊功能。

8、軸頭定位功能。

1.3 變頻器水冷卻單元

SINAMICS SM150主傳動控制系統采用了水冷卻的冷卻方式，酸軋線主傳動系統共有兩套水冷卻單元。每套水冷卻單元主要包含以下組成部分：

1、兩臺循環泵（一用一備）。

2、一臺板式換熱器。

3、降電導率單元（de-ionizer unit）。

4、電導率、溫度、流量以及液位檢測裝置。

1.4 勵磁單元

由于主傳動電機為交流同步電機，要求有單獨的勵磁回路。勵磁單元主要為電機勵磁線圈提供勵磁電源，其采用了B6C整流器，主要由以下兩部分組成：

1、勵磁供電柜。主要包括低壓斷路器和電抗器。

2、勵磁整流柜。主要包括B6C整流器、勵磁電流控制以及過壓保護單元。

1.5 主傳動輔助柜

每臺軋機與卡倫賽傳動都配備一臺輔助柜，用于控制電機風扇、冷卻單元等設備啟停控制。其中包括斷路器、接觸器以及ET200單元等，其中ET200單元通過PROFIBUS DP接口連接到相關的控制單元。每臺輔助柜需要提供一路來自MCC的380V交流電壓以及一路來自UPS的220V交流電壓。

1.6 電機機旁ET200柜

每臺主電機都配備一臺ET200柜，位于主電機機旁。此ET200柜主要用于采集電機的相關信號，例如電機定子線圈的溫度、軸承溫度以及冷卻空氣的溫度等。ET200單元通過PROFIBUS DP接口連接到相關的控制單元。

1.7 主電機無負載斷路器

對于每臺主電機都擁有一臺中間無負載斷路器，每臺無負載斷路器包含一個三相電動開關。其位于電氣室地下室。

參考文獻：尹劍俠，楊化寶。西門子數控系統在中板軋機主傳動改造中的應用 《數字技術與應用》2009年第12期