寶鋼股份梅山鋼鐵公司 林 紅

一、概述

寶鋼股份梅山鋼鐵公司3號(hào)146m2燒結(jié)機(jī)于2004年投產(chǎn)，其主抽風(fēng)機(jī)配置了1臺(tái)6900KW美國(guó)羅賓遜風(fēng)機(jī)，配套的電氣驅(qū)動(dòng)裝置由德國(guó)西門(mén)子公司成套；電氣驅(qū)動(dòng)裝置由1臺(tái)6900KW/6KV同步電機(jī)、1套2600KVA中壓LCI軟啟動(dòng)變頻器、1套勵(lì)磁控制器及現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)組成。

圖1 同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖

圖2 Profibus組態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖

圖3 模擬開(kāi)機(jī)組態(tài)畫(huà)面

同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖如圖1所示，為避免大型同步電機(jī)直接起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械造成巨大沖擊，運(yùn)行開(kāi)關(guān)柜MBL并有1臺(tái)LCI自換相2530V電流型西門(mén)子中壓SIMOVERT S軟啟動(dòng)用變頻器。軟啟動(dòng)時(shí)（此時(shí)風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)關(guān)閉）斷開(kāi)MBL開(kāi)關(guān)柜，閉合MBM和MBC開(kāi)關(guān)柜，然后啟動(dòng)變頻器運(yùn)行；隨著變頻器輸出電壓和頻率的提升，電機(jī)轉(zhuǎn)速也開(kāi)始慢慢爬升。當(dāng)輸出頻率達(dá)48HZ時(shí)，西門(mén)子7VE512數(shù)字并機(jī)控制單元開(kāi)始工作，使變頻器輸出電源的電壓（U）、頻率（f）及相位角（∮）與電網(wǎng)電源同步。當(dāng)△U值＜3V、△f值＜0.2Hz、△∮值＜3°同時(shí)滿足時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)柜MBL，后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)柜MBM，這樣就完成了軟啟動(dòng)切換，同步電機(jī)直接由電網(wǎng)供電。

同步電機(jī)采用轉(zhuǎn)子內(nèi)嵌旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁回路供勵(lì)磁，通過(guò)西門(mén)子SG70調(diào)壓裝置來(lái)控制勵(lì)磁電流。

現(xiàn)場(chǎng)電氣室的系統(tǒng)監(jiān)控柜由西門(mén)子S7-300 PLC及MP370 HMI屏組成，完成對(duì)風(fēng)機(jī)的起停操作及過(guò)程數(shù)據(jù)（振動(dòng)、溫度、壓力、流量、液位等）的指示。

2012年初，公司對(duì)3號(hào)燒結(jié)機(jī)的自動(dòng)化生產(chǎn)進(jìn)行升級(jí)改造，其中需對(duì)主抽風(fēng)機(jī)新增遠(yuǎn)程操作及監(jiān)測(cè)功能，達(dá)到日常生產(chǎn)操作在中控室（距風(fēng)機(jī)室300m遠(yuǎn)）完成。

二、風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)計(jì)設(shè)想

原有系統(tǒng)監(jiān)控柜和勵(lì)磁控制柜分別由1套S7-300 PLC組成，2套PLC與變頻器、勵(lì)磁中控室（距風(fēng)機(jī)室300m遠(yuǎn)控制器組成電氣Profibus通訊網(wǎng)絡(luò)，柜面板上HMI板用MPI與PLC通訊。按常規(guī)設(shè)計(jì)來(lái)構(gòu)造上一級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，需增加一套PLC遠(yuǎn)程站及一套通訊網(wǎng)絡(luò)。但這個(gè)方案，投入的硬件成本相對(duì)大，組態(tài)工作量大，且可能會(huì)影響原勵(lì)磁控制柜PLC系統(tǒng)的運(yùn)行速度，有一定的風(fēng)險(xiǎn)。

鑒于中控室距風(fēng)機(jī)室300m遠(yuǎn)，且不影響勵(lì)磁控制柜PLC系統(tǒng)的運(yùn)行，設(shè)想在系統(tǒng)監(jiān)控柜的PLC上增加一個(gè)300m長(zhǎng)Profibus通訊子網(wǎng)絡(luò)，在這個(gè)子網(wǎng)端頭建一臺(tái)PC監(jiān)控站。但這個(gè)方案需解決300m長(zhǎng)Profibus通訊子網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾問(wèn)題、西門(mén)子Winccflexible HMI組態(tài)與原系統(tǒng)Protool HMI組態(tài)兼容問(wèn)題。

圖4 風(fēng)機(jī)機(jī)械監(jiān)控畫(huà)面

三、風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控的硬件設(shè)計(jì)和HMI組態(tài)

300m長(zhǎng)Profibus通訊總線需鋪設(shè)在室外電纜溝及生產(chǎn)線橋架上，必有現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾問(wèn)題，為此，這段Profibus通訊總線采用西門(mén)子PCF玻璃光纖，組成光學(xué)Profibus子網(wǎng)絡(luò)。由OBT光纖模塊將電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，再由CP5613FO光通訊處理器接入PC。Profibus組態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示，Wincc-flexible-PC為遠(yuǎn)程監(jiān)控站。

為解決Winccflexible HMI組態(tài)與原系統(tǒng)Protool HMI組態(tài)兼容性，需對(duì)原先的組態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換及再組態(tài)，并進(jìn)行了多次模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入實(shí)驗(yàn)，取得了新HMI PC組態(tài)與原PLC兼容。模擬開(kāi)機(jī)組態(tài)畫(huà)面如圖3所示。

四、風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)

該升級(jí)改造于11年開(kāi)始調(diào)研，通過(guò)多個(gè)方案的深入研究和比較，最后采用光學(xué)Profibus子網(wǎng)絡(luò)方案。于12年初完成軟硬設(shè)計(jì)、及遠(yuǎn)程監(jiān)控畫(huà)面組態(tài)模擬和現(xiàn)場(chǎng)接入測(cè)試。

12年5月在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)備安裝及調(diào)試，并在月底投入生產(chǎn)運(yùn)行。圖4為風(fēng)機(jī)機(jī)械監(jiān)控畫(huà)面。

經(jīng)過(guò)半年多的運(yùn)行，證明遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)不僅性能上完全滿足遠(yuǎn)程操作和監(jiān)測(cè)的要求，而且有非常好的穩(wěn)定性和可靠性。

五、結(jié)束語(yǔ)

在鋼鐵廠電磁干擾強(qiáng)的場(chǎng)所組成局部光學(xué)和電氣的混合Profibus網(wǎng)絡(luò)，既簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，又達(dá)系統(tǒng)功能要求，有一定的實(shí)用價(jià)值。

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