西門(mén)子SIMATIC SM150 在主傳動(dòng)上的應(yīng)用

葛鵬

摘 要：在冷軋高速軋制的過(guò)程中需要速度控制精度高，響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性強(qiáng)的傳動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)控制主傳動(dòng)電機(jī)，本文以邯鋼二冷軋主傳動(dòng)為例介紹德國(guó)西門(mén)子公司的SM150傳動(dòng)控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：SIMATIC SM150 主傳動(dòng)

一、主傳動(dòng)系統(tǒng)

1.主要組成

主傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括變壓器、交流變頻單元、變頻器水冷卻單元、勵(lì)磁單元、無(wú)負(fù)載斷路器以及交流同步電機(jī)等，此外還包括一臺(tái)電機(jī)機(jī)旁ET200站和一臺(tái)輔助柜ET200站，見(jiàn)圖1。其中，變壓器使用

圖1 主傳動(dòng)系統(tǒng)主要組成部分

1.1 變壓器

主傳動(dòng)系統(tǒng)共有7臺(tái)變壓器，類型為油浸式。其中1#-5#軋機(jī)電機(jī)分別使用一臺(tái)變壓器，卡倫賽卷取機(jī)兩臺(tái)電機(jī)使用一臺(tái)變壓器，勵(lì)磁系統(tǒng)使用一臺(tái)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(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖

圖3 IGCT現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖

主傳動(dòng)系統(tǒng)共有六套交流變頻單元，其中用于軋機(jī)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(jī)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(mén)子SINAMICS SM150變頻器，SINAMICS SM150是一種中壓多級(jí)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(cè)恒頻恒幅交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，此直流電壓有三個(gè)等級(jí)分別為“AM”（+）、“M”、“KM”（-）。逆變器用于將直流電壓轉(zhuǎn)化為頻率和幅度可變化的三項(xiàng)交流電壓并供給電機(jī)定子線圈。整流器和逆變器都由三個(gè)相同的相模板組成（見(jiàn)圖2），每個(gè)相模板包含四個(gè)IGCT（見(jiàn)圖3），并且每個(gè)相模板都有四個(gè)端子，其中“（+）”、“M”、“（-）”用于連接直流母排，另外一個(gè)端子用于連接變壓器的一相（當(dāng)相模板用于整流器時(shí)）或者電機(jī)的一相（當(dāng)相模板用于逆變器時(shí)）。交流變頻單元的控制器主要由控制傳動(dòng)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(dòng)電機(jī)速度控制。

3、反矢量（TRANSVECTOR）控制。

4、監(jiān)視和保護(hù)功能。

5、傳動(dòng)順序控制（啟動(dòng)/停止等控制）。

6、診斷功能，傳動(dòng)報(bào)錯(cuò)信息以及狀態(tài)信息顯示在本地操作面板上。

7、與基礎(chǔ)自動(dòng)化通過(guò)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(dòng)控制系統(tǒng)采用了水冷卻的冷卻方式，酸軋線主傳動(dòng)系統(tǒng)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(tái)循環(huán)泵（一用一備）。

2、一臺(tái)板式換熱器。

3、降電導(dǎo)率單元（de-ionizer unit）。

4、電導(dǎo)率、溫度、流量以及液位檢測(cè)裝置。

1.4 勵(lì)磁單元

由于主傳動(dòng)電機(jī)為交流同步電機(jī)，要求有單獨(dú)的勵(lì)磁回路。勵(lì)磁單元主要為電機(jī)勵(lì)磁線圈提供勵(lì)磁電源，其采用了B6C整流器，主要由以下兩部分組成：

1、勵(lì)磁供電柜。主要包括低壓斷路器和電抗器。

2、勵(lì)磁整流柜。主要包括B6C整流器、勵(lì)磁電流控制以及過(guò)壓保護(hù)單元。

1.5 主傳動(dòng)輔助柜

每臺(tái)軋機(jī)與卡倫賽傳動(dòng)都配備一臺(tái)輔助柜，用于控制電機(jī)風(fēng)扇、冷卻單元等設(shè)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(guò)PROFIBUS DP接口連接到相關(guān)的控制單元。每臺(tái)輔助柜需要提供一路來(lái)自MCC的380V交流電壓以及一路來(lái)自UPS的220V交流電壓。

1.6 電機(jī)機(jī)旁ET200柜

每臺(tái)主電機(jī)都配備一臺(tái)ET200柜，位于主電機(jī)機(jī)旁。此ET200柜主要用于采集電機(jī)的相關(guān)信號(hào)，例如電機(jī)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(guò)PROFIBUS DP接口連接到相關(guān)的控制單元。

1.7 主電機(jī)無(wú)負(fù)載斷路器

對(duì)于每臺(tái)主電機(jī)都擁有一臺(tái)中間無(wú)負(fù)載斷路器，每臺(tái)無(wú)負(fù)載斷路器包含一個(gè)三相電動(dòng)開(kāi)關(guān)。其位于電氣室地下室。

參考文獻(xiàn)：尹劍俠，楊化寶。西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)在中板軋機(jī)主傳動(dòng)改造中的應(yīng)用 《數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用》2009年第12期