趙常操

（河鋼集團承鋼分公司自動化中心，河北 承德 067002）

眾所周知，在鋼鐵企業(yè)，加熱爐是用能大戶，消耗煤氣，產(chǎn)生熱量來對板坯加熱，達到工藝要求。那么，加熱爐鼓風(fēng)機的控制也對加熱爐的整體能源的消耗和成本控制起著至關(guān)重要的作用。

加熱爐鼓風(fēng)機電機作為加熱爐輔助設(shè)備，啟動方面，大多數(shù)鋼鐵企業(yè)選擇高壓直接啟動，但隨著鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的變化，成本要求的嚴格，機時產(chǎn)量的不斷增加，這樣存在著一些缺點就顯現(xiàn)出來，如啟動方式易對設(shè)備造成致命的損壞和影響，能源消耗高，不易精細控制等問題，一直困擾著鋼鐵企業(yè)。

本文對某熱軋卷板生產(chǎn)線加熱爐鼓風(fēng)機的控制方式，人機交互界面等就行了優(yōu)化，效果顯著。

1 控制原理

1.1 單臺風(fēng)機啟?？刂圃?/h3>

加熱爐的風(fēng)機啟動分兩種情況，第一種為使用變頻啟動，另一種是工頻啟動。其具體的啟動方式如下。

變頻啟動畫面操作時，由畫面先合高壓開關(guān)，再啟動變頻器啟動電機。變頻啟動機旁操作時，由畫面先合高壓開關(guān)，再在現(xiàn)場操作箱啟動變頻器啟動電機。工頻啟動畫面操作時，由畫面直接合高壓開關(guān)啟動電機。工頻啟動機旁操作時，由現(xiàn)場合高壓開關(guān)直接啟動電機。在工頻啟動時需要和助燃風(fēng)機的出口和入口閥進行連鎖啟動。在變頻啟動時，需要給變頻器運行頻率。

1.2 三臺風(fēng)機啟?？刂圃?/h3>

1780三座加熱爐基本都是使用2座加熱爐進行生產(chǎn)，另一臺處于檢修狀態(tài)，這樣兩座加熱爐可以使用3臺變頻風(fēng)機進行風(fēng)量的給定。此種運行方式既滿足生產(chǎn)的需要，同時也是對啟動和能源優(yōu)化使用。這就需要增加變頻風(fēng)機的聯(lián)動控制。三臺風(fēng)機的聯(lián)動控制時，根據(jù)使用中的2座加熱爐的爐壓進行風(fēng)機給風(fēng)量的控制。根據(jù)現(xiàn)場風(fēng)機的布置，確定主要的調(diào)節(jié)風(fēng)機。

圖1 三座加熱爐的布置圖

如圖1所示：在使用1、2號爐時，1#爐1#風(fēng)機和2#爐1#風(fēng)機滿速運行，調(diào)節(jié)3#爐1#風(fēng)機。在使用2、3號爐時，2#爐1#風(fēng)機和3#爐1#風(fēng)機滿速運行，調(diào)節(jié)1#爐1#風(fēng)機。在使用1、3號爐時，1#爐1#風(fēng)機和3#爐1#風(fēng)機滿速運行，調(diào)節(jié)2#爐1#風(fēng)機。經(jīng)過控制方式的優(yōu)化和調(diào)整，如果單個加熱爐生產(chǎn)，在一臺風(fēng)機滿足不了生產(chǎn)要求時，可以把每個加熱爐的2#風(fēng)機按初始設(shè)計時的使用運行，再根據(jù)爐內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)1#風(fēng)機。如果兩個加熱爐生產(chǎn)時可以使用三臺變頻風(fēng)機進行風(fēng)量調(diào)節(jié)，既能滿足生產(chǎn)的要求，又能極大的節(jié)約能源。

2 操作方式

工頻控制時，需要在變頻器旁進行倒閘操作，把開關(guān)倒閘在工頻控制位置，這個操作由電氣人員完成。畫面操作時，畫面需要顯示遠程（就是電機旁的現(xiàn)場操作箱在遠程狀態(tài)），HMI中的3處兩個按鈕，操作對象為高壓開關(guān)。對風(fēng)機進行啟停操作。電機旁操作時，HMI中需要顯示本地（就是電機旁的現(xiàn)場操作箱在本地狀態(tài)），在電機旁的操作箱上啟動電機按鈕。這種操作方式是原設(shè)計控制方式，啟動時需要出口、入口閥關(guān)到位，才能啟動風(fēng)機。

變頻控制時，需要在變頻器旁進行倒閘操作，把開關(guān)倒閘在變頻控制位置，這個操作由電氣人員完成。HMI中的4處，合閘、分閘操作高壓開關(guān)，啟動、停止操作變頻器。畫面操作時HMI中的1和2都需要顯示為遠程（電機旁操作箱在遠程狀態(tài)，變頻器在遠程），啟動時，先在畫面進行合閘，高壓開關(guān)合閘后才能操作變頻器的啟動，再手動打開出口、入口閥的開度到最大，調(diào)節(jié)電機的頻率控制轉(zhuǎn)速，這樣就能滿足生產(chǎn)的需要。只有先對高壓開關(guān)進行合閘后才能操作變頻器，風(fēng)機運行后，不能對高壓開關(guān)進行分閘操作，只有先操作停止，風(fēng)機停止后才能對高壓開關(guān)進行操作。電機旁操作時，HMI中的1顯示為本地，2顯示為遠程（電機旁操作箱在本地狀態(tài)，變頻器在遠程）。此時的操作只能對變頻器進行啟動和停止操作。此時高壓開關(guān)必須在合閘狀態(tài)，否則不能進行操作。

3 硬件連接

原設(shè)計中電機電纜由高壓開關(guān)直接到電機，現(xiàn)在改成由高壓開關(guān)到變頻器的轉(zhuǎn)換開關(guān)，再由變頻器到電機。

每臺變頻器都在加熱爐MCC01送出一個380V的控制電源，位置在MCC01-2的380輸出電源柜里。

每臺變頻器有一個工頻和變頻信號，由變頻器到相應(yīng)風(fēng)機現(xiàn)場操作箱（現(xiàn)場的ET200站），接線在端子XT02：5（電源正），6（信號）。輸入點分別為一號爐I24.5，二號爐I32.5，三號爐I48.5，變頻啟動時為0，工頻啟動時為1。

通訊電纜采用光纖連接，由一號爐變頻風(fēng)機到公輔PLC4柜，在公輔PLC4柜內(nèi)增加一個光纖轉(zhuǎn)換PROFIBUS-DP網(wǎng)的OLM。每臺變頻器的光纖由OLM轉(zhuǎn)換成PROFIBUS-DP網(wǎng)以后，由MODBUS轉(zhuǎn)換成RS485連接變頻器。

按鈕側(cè)導(dǎo)板將快速打開（速度及行程以安全為準）。

4 編寫程序

4.1 硬件組態(tài)

由于變頻器需要和PLC4連接，PLC4是西門子S7-400控制，這就需要使用和西門子通訊的GSD文件。根據(jù)MODBUS的主從關(guān)系確定需要安裝的GSD文件，DS_MMV33.GSD為主站文件，DS_MSV33.GSD為主從站文件。此工程中的MODBUS針對變頻器來說為主站，針對DP網(wǎng)來說是從站。所以選用的GSD文件為DS_MMV33.GSD。

設(shè)置從站參數(shù)：

根據(jù)合康變頻器的通訊連接說明選用輸入36個字和輸出2個字的控制，兩個單線圈位，分別為啟動線圈和停止線圈，組態(tài)一個狀態(tài)字，一個控制字。

配置完成后，雙擊組態(tài)的從站。對PLC4和變頻器的通訊進行設(shè)置，主要設(shè)置通訊的波特率、校驗位、從站狀態(tài)檢測、等待時間。

設(shè)置地址：

主要設(shè)置從站的MODBUS站地址，從站地址可以設(shè)置為0～31中數(shù)，就是說可以組態(tài)32個從站。在此處一號爐1#助燃風(fēng)機設(shè)置為29，二號爐1#助燃風(fēng)機設(shè)置為30，三號爐1#助燃風(fēng)機設(shè)置為31。起始地址為PLC讀取變頻器的起始地址。根據(jù)合康變頻器使用手冊上的介紹，寄存器地址由40001向上疊加。按照這個說法，根據(jù)說明PLC的起始地址對應(yīng)欄，此處的地址應(yīng)該設(shè)置成549，但是在實際使用中發(fā)現(xiàn)根本就不能實現(xiàn)通訊。通過仔細的分析和研究后發(fā)現(xiàn)，此處應(yīng)設(shè)置成547。那么說明書中有錯誤，我們在其他的設(shè)置中發(fā)現(xiàn)，寄存器地址由40001向下相減。同樣的設(shè)置6、7、8槽的WRITE 2WORD(4XXX)和force single bit(05H command)的從站地址和起始地址。

[1]張承慧,崔納新,李珂.交流電機變頻調(diào)速及其應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社,2008.

[2]陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社,2005.

[3]徐甫榮.高壓變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用實踐[M].中國電力出版社,2007.