李國(guó)帥，王 巍

（1.山東鋼鐵 日照有限公司，山東 日照 276800；2.山東鋼鐵 萊鋼集團(tuán) 設(shè)備檢修中心，山東 萊蕪 271104）

1 概述

山東鋼鐵日照有限公司煉鋼部轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)在諸多關(guān)鍵設(shè)備上廣泛應(yīng)用羅克韋爾公司的AB PF750系列變頻器驅(qū)動(dòng)。2017年12月投產(chǎn)以來(lái)，故障頻發(fā)暴露諸多設(shè)計(jì)缺陷，十分不利于電氣傳動(dòng)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，不便于設(shè)備故障判斷及快速處理[1]。

AB變頻器為我單位首次接觸使用，技術(shù)人員通過(guò)學(xué)習(xí)編程手冊(cè)，與AB變頻器售后開(kāi)展技術(shù)交流等多種方式，對(duì)AB變頻器開(kāi)展系統(tǒng)研究，對(duì)其功能進(jìn)行進(jìn)一步開(kāi)發(fā)并應(yīng)用在轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)爐傾、氧槍、副槍等關(guān)鍵設(shè)備驅(qū)動(dòng)上，消除諸多設(shè)計(jì)缺陷，改善設(shè)備性能，提高設(shè)備故障判斷能力，保障設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

2 AB PF750系列變頻器幾項(xiàng)功能的實(shí)際應(yīng)用

通過(guò)系統(tǒng)研究，合理運(yùn)用AB PF750系列變頻器的幾項(xiàng)功能大幅提升相關(guān)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

（1）激活羅克韋爾AB PF750系列變頻器內(nèi)部的Devicelogix邏輯編程功能，完美實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐氧槍、副槍制動(dòng)器控制；

圖1 變頻器內(nèi)部邏輯編程

由以上功能圖可知，在氧槍、副槍提升電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流大于電機(jī)額定電流的30%時(shí)打開(kāi)制動(dòng)器，停止時(shí)轉(zhuǎn)速小于8HZ時(shí)關(guān)閉制動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)氧槍、副槍升降裝置的平穩(wěn)啟動(dòng)、運(yùn)行、停車(chē)，最大限度減輕制動(dòng)器打開(kāi)、關(guān)閉時(shí)機(jī)構(gòu)的機(jī)械沖擊及磨損，同時(shí)有效防止槍體下滑、下墜事故的發(fā)生，完美實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐副槍的制動(dòng)器控制[3]。

（2）通過(guò)設(shè)置參數(shù)禁用煉鋼區(qū)域AB變頻器自動(dòng)模式下的HIM啟動(dòng)功能，消除誤操作安全隱患；

AB PF750系列變頻器出廠默認(rèn)設(shè)置是自動(dòng)、手動(dòng)模式下變頻器均能通過(guò)HIM人機(jī)接口模塊左下角的鍵啟動(dòng)變頻器使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)際生產(chǎn)中多次出現(xiàn)人員誤操作此鍵使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行，存在很大的安全隱患，需要將變頻器自動(dòng)模式下的這項(xiàng)功能禁止，考慮到今后調(diào)試變頻器還經(jīng)常用到HIM操作，可保留手動(dòng)模式下的此項(xiàng)功能，參數(shù)設(shè)置方法如下：找到端口0下的P325參數(shù)，然后根據(jù)HIM的安裝位置將相應(yīng)的控制位由1改成0，如鋼包車(chē)、渣車(chē)變頻器是將第3位改成0，即可禁用自動(dòng)模式下的HIM操作。

（3）使用AB變頻器的Devicelogix邏輯編程與施耐德PLC編程，實(shí)現(xiàn)二者之間的通訊故障檢測(cè)功能，并從操作上位機(jī)發(fā)出報(bào)警信息；

日照有限公司煉鋼部轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)、氧槍升降系統(tǒng)變頻器與轉(zhuǎn)爐主PLC系統(tǒng)使用以太網(wǎng)通訊方式控制現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)的運(yùn)行，投產(chǎn)初期多次由于網(wǎng)絡(luò)通訊線路虛接PLC與變頻器通訊中斷，PLC不能接收變頻器的故障信息，操作工無(wú)法從上位機(jī)系統(tǒng)得到變頻器的故障信息，而此時(shí)變頻器已經(jīng)報(bào)6037通訊故障停機(jī)，電氣人員不能第一時(shí)間得到故障信息，造成故障處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)爐冶煉的正常進(jìn)行。為此在轉(zhuǎn)爐主PLC控制程序中添加一段向變頻器發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的程序，利用AB變頻器的Devicelogix邏輯編程功能編寫(xiě)一段程序（見(jiàn)下圖）將接收到PLC發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)再發(fā)送回PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)將發(fā)送出去的數(shù)據(jù)和接收回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果有偏差說(shuō)明PLC與變頻器之間的網(wǎng)絡(luò)通訊中斷同時(shí)報(bào)警信息從微機(jī)畫(huà)面彈出顯示。

此功能的實(shí)現(xiàn)對(duì)維護(hù)人員快速判斷PLC系統(tǒng)與AB變頻器之間的通訊故障很有幫助。

圖2 變頻器間的通訊故障保護(hù)

2018年7月26日晚21：30分1#轉(zhuǎn)爐1#氧槍報(bào)F6037通訊故障，爐前微機(jī)畫(huà)面及時(shí)報(bào)出通訊故障信息，電氣人員依據(jù)故障信息迅速找到以太網(wǎng)交換機(jī)插口的線路松動(dòng)，及時(shí)排除了故障，保證轉(zhuǎn)爐的正常生產(chǎn)。

此改造只進(jìn)行PLC及變頻器系統(tǒng)的編程，不需要任何附加投資，并且使用效果在實(shí)際使用中得到驗(yàn)證，有效縮短轉(zhuǎn)爐停機(jī)時(shí)間，間接經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（4）使用安裝AB變頻器調(diào)試軟件DriveExecutive的上位機(jī)，建立與變頻器的以太網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)變頻器運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為電氣人員迅速判斷、分析、排除故障提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)和信息；

日照有限公司煉鋼部轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)、氧槍升降系統(tǒng)AB變頻器與轉(zhuǎn)爐主PLC系統(tǒng)使用以太網(wǎng)通訊控制方式實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)與調(diào)速的，投產(chǎn)至今爐傾、氧槍變頻系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)故障，今年5月份2#爐A氧槍變頻器間斷性報(bào)晶閘管過(guò)熱故障，為了采集故障瞬間的電流、電壓、頻率值，技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)蹲守10多個(gè)小時(shí)后才采集到一次故障數(shù)據(jù)，為快速科學(xué)分析判斷故障，合理配置變頻器運(yùn)行參數(shù)，利用現(xiàn)有資源及時(shí)采集變頻器故障信息及運(yùn)行數(shù)據(jù)顯得很有必要。爐傾、氧槍變頻器都安裝了Ethernet/IP option card即以太網(wǎng)通訊網(wǎng)卡，此網(wǎng)卡集成兩個(gè)RJ45以太網(wǎng)網(wǎng)口，其中一個(gè)已經(jīng)分配給PLC系統(tǒng)，另一個(gè)網(wǎng)口可以利用起來(lái)作為專用的變頻器監(jiān)控使用。實(shí)施方法如下：①配備一臺(tái)臺(tái)式電腦或筆記本電腦，預(yù)裝WIN7專業(yè)版操作系統(tǒng)，安裝AB變頻器專用調(diào)試軟件DriveExecutive和通迅配置軟件RSLinx Classic。②制作一根20米網(wǎng)線從轉(zhuǎn)爐電氣室2#爐B槍變頻器柜敷設(shè)至技術(shù)組。③聯(lián)系山信軟件人員提供一組與變頻器處于統(tǒng)一網(wǎng)段的IP地址與子網(wǎng)掩碼。④連接變頻器與安裝有AB變頻器專用調(diào)試軟件DriveExecutive的電腦。⑤設(shè)置軟件相關(guān)通訊參數(shù)，建立變頻器上位機(jī)的以太網(wǎng)通訊，即可使用。

2018年10月20日，完成了項(xiàng)目施工及系統(tǒng)調(diào)試，由于1#、2#轉(zhuǎn)爐爐傾及氧槍變頻器的以太網(wǎng)通訊均通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)，所以這種連接方式可以建立上位機(jī)與這一網(wǎng)段內(nèi)所有變頻器的通訊連接，很方便實(shí)現(xiàn)對(duì)全區(qū)域設(shè)備的監(jiān)控，大大提高工作效率，為今后設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、故障分析提供便利條件。下圖是實(shí)時(shí)采集的2#爐氧槍變頻器運(yùn)行數(shù)據(jù)趨勢(shì)曲線。

使用安裝有AB變頻器專用調(diào)試軟件DriveExecutive的上位機(jī)建立與變頻器的以太網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)變頻器的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為電氣人員迅速判斷、排除故障提供準(zhǔn)確信息，有效縮短轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)因故障導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間。此改造投資不大，并且使用效果在實(shí)際使用中得到驗(yàn)證，對(duì)有效縮短轉(zhuǎn)爐停機(jī)時(shí)間，優(yōu)化關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)有著很好的實(shí)際意義，間接經(jīng)濟(jì)效益顯著。

圖3 變頻器實(shí)時(shí)監(jiān)控

（5）改變AB變頻器電機(jī)控制模式，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況舍棄氧槍升降及副槍旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)線路復(fù)雜故障率高的編碼器回路，簡(jiǎn)化電氣控制線路減少故障點(diǎn)，增加設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性

日照有限公司煉鋼部轉(zhuǎn)爐氧槍升降、副槍旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)為AB PF753變頻器使用FV感應(yīng)電機(jī)磁通矢量（P35=3）控制模式，電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速靠電機(jī)軸端的增量型編碼器檢測(cè)并反饋至變頻器，這種有編碼器的速度控制雖然調(diào)速性能好，但存在線路復(fù)雜、抗干擾能力差、故障率高、維護(hù)難度大等缺點(diǎn)，自投產(chǎn)以來(lái)多次出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響冶煉的正常進(jìn)行。如：①2018年9月18日，1#轉(zhuǎn)爐副槍旋轉(zhuǎn)電機(jī)編碼器斷線AB變頻器過(guò)電流故障停機(jī)，故障處理將近7個(gè)小時(shí)。②2018年10月5日，1#轉(zhuǎn)爐副槍旋轉(zhuǎn)電機(jī)編碼器線斷，AB變頻器故障停機(jī)，直接影響轉(zhuǎn)爐測(cè)溫取樣4小時(shí)。③2018年10月20日，2#轉(zhuǎn)爐副槍電氣系統(tǒng)檢修完畢后，旋轉(zhuǎn)變頻器無(wú)法運(yùn)行，經(jīng)檢查編碼器回路斷線，處理時(shí)間將近3個(gè)小時(shí)。④2018年上半年兩座轉(zhuǎn)爐4部氧槍頻繁報(bào)9號(hào)晶閘管過(guò)熱故障，嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)爐的正常冶煉。

AB PF753變頻器有多種電機(jī)控制方式可供選擇，在調(diào)速精度要求不是很高的場(chǎng)合，使用FV感應(yīng)電機(jī)磁通矢量（P35=3）控制模式時(shí) ，電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋可以使用開(kāi)環(huán)反饋（P125=137即變頻器根據(jù)電機(jī)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)綜合計(jì)算的一個(gè)反饋值），這樣就能舍棄故障點(diǎn)較多的編碼器檢測(cè)回路，大大簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)線路，達(dá)到顯著減少設(shè)備故障和節(jié)省備件投資的目的。實(shí)施方法如下：①配合操作工制定詳細(xì)的改造和試車(chē)方案，對(duì)改造后帶來(lái)的不良后果予以充分考慮。②利用檢修的時(shí)間對(duì)變頻器相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行修改，并聯(lián)合操作工進(jìn)行試車(chē)。③針對(duì)試車(chē)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行改進(jìn)。④生產(chǎn)過(guò)程中持續(xù)跟蹤，觀察是否有異常情況發(fā)生。

實(shí)施后效果及創(chuàng)新點(diǎn)：

2018年11月5日開(kāi)始逐步完成了1#、2#爐氧槍升降及副槍旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)變頻器的參數(shù)設(shè)置，反復(fù)試車(chē)無(wú)異常后投入使用，設(shè)備一直穩(wěn)定運(yùn)行至今。

（1）依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，靈活運(yùn)用AB PF753變頻器的電機(jī)控制模式。

（2）大大簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)控制線路，顯著降低設(shè)備故障。

（3）節(jié)省編碼器、編碼器電纜、編碼器信號(hào)采集板的投資費(fèi)用。

（4）控制原理簡(jiǎn)單可靠，為電氣人員迅速判斷、排除故障提供便利條件，有效縮短設(shè)備停機(jī)時(shí)間。

3 方案實(shí)施的推進(jìn)過(guò)程

由于AB PF750系列變頻器技術(shù)要求高，調(diào)試軟件都是英文界面，我單位電氣人員大部分是初次接觸，掌握其使用方法并解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題技術(shù)要求較高要分階段進(jìn)行。

（1）掌握AB PF750系列變頻器的硬件結(jié)構(gòu)；

（2）讀懂相應(yīng)設(shè)備的傳動(dòng)電氣原理圖，了解變頻器的外圍接線端子的具體功能；

（3）熟悉AB變頻器DriveExecutive調(diào)試軟件及Devicelogix邏輯編程功能的使用方法。

（4）熟悉Microsoft Visio或CAD等工程繪圖軟件的使用

4 結(jié)論

以上功能的使用有效解決現(xiàn)場(chǎng)AB PF753變頻器的各類(lèi)故障隱患；有效縮短變頻器故障帶來(lái)的設(shè)備停機(jī)時(shí)間；同時(shí)節(jié)省備件投資費(fèi)用，直接經(jīng)濟(jì)效益與間接經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，具有很高的實(shí)用價(jià)值，值得應(yīng)用推廣。