王西慶

摘要主要介紹ABB變頻器在轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)上的應(yīng)用，著重分析現(xiàn)場總線控制方式的組成和控制方法，現(xiàn)場總線控制方式在第二煉鋼廠轉(zhuǎn)爐傾動的控制系統(tǒng)中起到了良好的效果。

關(guān)鍵詞ABB變頻器；現(xiàn)場總線；控制方式

中圖分類號：TM921 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）12-0116-01

日照鋼鐵有4座120T轉(zhuǎn)爐，5#6#轉(zhuǎn)爐傾動控制采用主從式控制方式，7#8#轉(zhuǎn)爐傾動控制采用現(xiàn)場總線控制方式，在現(xiàn)場的應(yīng)用中都滿足了傾動使用的要求。四臺一次減速機(jī)若不同步傳動勢必造成一、二次減速機(jī)齒輪打齒，造成設(shè)備損壞和停爐檢修，所以轉(zhuǎn)爐傾動電機(jī)的同步運(yùn)行是傾動控制中的重要課題，現(xiàn)場總線式控制方式在控制調(diào)速和維護(hù)上體現(xiàn)出很大的優(yōu)勢。

1系統(tǒng)組成

日鋼120T轉(zhuǎn)爐爐殼為全焊接式固定爐底結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)爐托圈為焊接箱型結(jié)構(gòu)，其內(nèi)通循環(huán)水冷卻。傾動裝置采用全懸掛扭力桿平衡形式。由以下幾部分組成：驅(qū)動電機(jī)、一次減速機(jī)、二次減速機(jī)、扭力桿平衡裝置和潤滑裝置等。轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)采用全正力矩方式，即轉(zhuǎn)爐傾動到任一角度時都保證是正力矩，確保轉(zhuǎn)爐在360度回轉(zhuǎn)過程中都是正力矩，事故斷電時轉(zhuǎn)爐能夠以自身重力自動返回垂直位置，從而避免翻爐潑鋼事故的發(fā)生?，F(xiàn)場使用4臺132 kW變頻電機(jī)通過4臺一次減速機(jī)同步轉(zhuǎn)動帶動一臺二次減速機(jī)實現(xiàn)傾動，采用4臺ABB公司生產(chǎn)的ACS800-04-0400-3變頻器驅(qū)動。轉(zhuǎn)爐傾動速度為0.1～1.0～1.3r/min。

2硬件設(shè)計

120T轉(zhuǎn)爐傾動裝置驅(qū)動電機(jī)，國內(nèi)外以往一直采用直流電動機(jī)，隨著交流變頻控制技術(shù)的發(fā)展，交流傳動系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，并逐步取代直流傳動控制系統(tǒng)。4臺YTSZ355M1-10 132 kW變頻電機(jī)由4臺有較強(qiáng)過載能力的ACS800變頻器驅(qū)動，主回路采用一對一的結(jié)構(gòu)，以便提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。變頻器通過Profibus-DP總線鏈接在S7-400PLC上。其中RMIO板是ABB變頻器的主控制板，RPBA-01適配器是ABB變頻器的現(xiàn)場總線適配器模塊，它可以將變頻器連接到一個PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)。將RPBA-01板安裝在需要現(xiàn)場總線控制的變頻器主板上。PLC硬件組態(tài)中要組態(tài)ABB變頻器，此操作需要從網(wǎng)上下載GSD文件，根據(jù)硬件組態(tài)的地址，調(diào)節(jié)RPBA-01適配器模塊的地址選擇開關(guān)選擇節(jié)點(diǎn)的地址號。選擇10-13為ABB變頻器的地址，在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上，變頻器為從屬設(shè)備。

在接線電路上，采用常用變頻器接線，有出線電抗器來平衡出線電纜的分布容性負(fù)載，增大出線主回路的短路阻抗，抑制變頻器輸出的諧波，起到減少變頻器噪聲的效果，配有1.4歐姆制動電阻吸收剩余能耗。

3軟件設(shè)計

根據(jù)轉(zhuǎn)爐工作特點(diǎn)，4臺電動機(jī)必須同步啟動、制動及同步運(yùn)行，如何實現(xiàn)這一要求，是該系統(tǒng)的關(guān)鍵?，F(xiàn)場總線控制方式通過控制字和狀態(tài)字來實現(xiàn)PLC和變頻器的通訊，控制字（CW）是現(xiàn)場總線系統(tǒng)控制傳動單元的基本手段。當(dāng)前控制地10.01設(shè)置為COMM.CW時，控制字才有效?？刂谱钟涩F(xiàn)場總線控制器發(fā)送給傳動單元。傳動單元根據(jù)控制字的位狀態(tài)指示作出相應(yīng)動作。狀態(tài)字（SW）是一個包含了變頻器運(yùn)行狀態(tài)信息的字，它由傳動單元發(fā)送給現(xiàn)場總線控制器。通過設(shè)定參數(shù)組來控制變頻器的運(yùn)行方式，4臺變頻器的參數(shù)設(shè)定一樣。下面簡要介紹一下參數(shù)的設(shè)定。

優(yōu)化參數(shù)組：

99組：主要是用來設(shè)定電機(jī)的參數(shù)：額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、額定功率、頻率等，方便變頻器辨識電機(jī)，計算電機(jī)模型。我廠選用的是直接轉(zhuǎn)矩控制方式（DTC）。

20組：設(shè)定電機(jī)的傳動運(yùn)行極限值，傾動電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為585rpm，因此最大轉(zhuǎn)速設(shè)定為600rpm，最小為-600rpm。

21組：設(shè)定電機(jī)的啟動與停止方式，電機(jī)啟動與抱閘打開應(yīng)同時進(jìn)行，所以選定預(yù)勵磁，電機(jī)停止不能突然停止，否則會對電網(wǎng)及變頻器帶來很大的危害，所以選用斜坡減速停車方式。

22組：設(shè)定變頻器加速時間和減速時間。在這里我們都設(shè)定為1S。

27組：主要設(shè)定變頻器的制動電阻阻值，和制動單元的工作方式。有效的保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

功能設(shè)置組：

10組：設(shè)定現(xiàn)場總線控制字，主要由PLC通訊給定，電機(jī)的轉(zhuǎn)向人為控制。

11組：設(shè)定變頻器轉(zhuǎn)速的最小和最大值，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為585rpm，所以設(shè)為0和585，轉(zhuǎn)速由PLC給定，通過通訊接口EXT1給變頻器數(shù)值REF。

14組：用來給定抱閘運(yùn)行的同步信號，也就是說變頻器運(yùn)行時刻，繼電器給出信號使抱閘打開，保證了同步性，同時抱閘的運(yùn)行狀態(tài)反饋到HMI畫面。

15組：此功能用來監(jiān)控變頻器的輸出情況，設(shè)定輸出0-20MA電流信號來顯示速度和電流。

16組：設(shè)定變頻器由PLC通過總線來控制允許運(yùn)行和故障復(fù)位。

42組：定義變頻器控制抱閘的功能，設(shè)定打開、閉合抱閘的延遲時間為0.1S和0.2S，當(dāng)電機(jī)速度低于50 rpm時，打開和閉合抱閘。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)置組：

51、92、98組設(shè)定RPBA-01適配器的參數(shù)和制定通訊協(xié)議。

轉(zhuǎn)爐傾動有三個連鎖，分別為氧槍高度、稀油站運(yùn)行和活動煙罩，即氧槍須在待吹點(diǎn)以上，爐下稀油站運(yùn)行和活動煙罩不在下限位傾動方可允許運(yùn)行。

變頻器的初始化、啟動、停止、速度給定都是PLC通過控制字和數(shù)據(jù)塊來控制變頻器實現(xiàn)的，初始化、啟動、停止控制字分別為為W#16#476，W#16#47F和W#16#477。

傾動電機(jī)的控制是一個典型的轉(zhuǎn)矩PID控制，由PLC給定一個速度，通過各個變頻器的力矩與基準(zhǔn)力矩（基準(zhǔn)力矩為4個變頻器輸出力矩的平均值）相比較，進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，得出電機(jī)轉(zhuǎn)速的修正值，將與當(dāng)前給定速度的代數(shù)和作為輸出，來控制電機(jī)，從而達(dá)到4臺電機(jī)的同步運(yùn)行。

4使用效果

現(xiàn)場總線式控制方式是每一臺變頻器都單獨(dú)控制與其他的變頻器在硬件上并沒有直接的關(guān)系，但是又同時與基準(zhǔn)力矩相比較，最終在轉(zhuǎn)矩上能夠相互平衡，有機(jī)統(tǒng)一。在有一臺變頻器或者電機(jī)損壞的情況下，并不影響使用，在這個環(huán)節(jié)上與主從式控制方式相比有很大的優(yōu)勢。

5結(jié)束語

日鋼120T轉(zhuǎn)爐傾動現(xiàn)場總線式交流變頻傳動系統(tǒng)，自投入運(yùn)行至今，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，其控制功能完全滿足了轉(zhuǎn)爐傾動的工藝要求。在控制上有同步性能好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，在冶金行業(yè)廣泛推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]劉竹，周衛(wèi)華.變頻器在轉(zhuǎn)爐傾動抱閘控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].冶金自動化，2010（05）.

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