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西门子变频器在高炉自动控制系统中的应用 |
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| http://www.iianews.com 西门子 变频器 在 高炉 自动控制系统 中的 应用 2008年12月16日 |
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摘要： 本文介绍西门子6SE70变频器在高炉自动控制系统中的应用。高炉上料系统利用现代计算机技术将PLC系统与变频器系统紧密结合在一起，实现PLC与变频器控制的统一，解决了因卷扬控制系统不稳定而造成的休风、停产问题。提高了卷扬上料系统的稳定性，降低了上料系统的故障率。高效变频器的灵活应用，成为高炉实现稳产、高产的基础。
关键词： 变频器 高炉 上料 卷扬 PLC
一、高炉卷扬上料及布料过程简介
高炉上料的形式主要有两种:一是卷扬料车上料，二是皮带上料，由于料车上料占地面积小，在中小高炉中得到广泛的应用，如中型高炉卷扬系统采用双电机控制，小高炉采用单电机控制。卷扬上料系统的主要过程是：各种原料经过槽下配料后放入中间料斗，料车到料坑后，中间斗把料放入料车，中间斗闸门关到位并且炉顶准备好后，料车启动，经过加速－匀速（高速）－减速1－减速2，到达炉顶。
二、控制系统方案
2.1 上料及炉顶系统主要电气设备
1、 卷扬机构交流电机功率160kW，三相交流380伏一台。
2、 冷却风机电机3.7kW，三相交流380伏一台。
3、 料车制动器1kW，两相交流380伏两台。
4、 料车行程编码器，OMRON一台
5、 智能主令控制器一台。
6、 料车切换柜一面、交流变频传动柜2面，一用一备，制动电阻柜一面。
7、 料车变频器选西门子6SE70 200kW两台，配套制动单元。
2.2 基本工艺要求
1、 料车卷扬机：料车卷扬机按料车行程曲线运行；
2、 在PLC及操作台手动方式下，满足高、中、低速调速要求；
3、 料车启动、停车及加、减速应平稳，速度控制受负载(空载或满载)影响较小；
4、 主卷扬有钢绳松弛保护和极限张力保护装置(过流保护)；
5、 料车有行程极限,超极限保护装置，低速检查保护；
6、 料车尚未到达行程终点的卷筒反转保护；在卡车的状态下,可允许停车或有控下行。
2.3 设计方案
(1) 主卷扬变频调速装置
我们采用西门子公司的6SE70全数字交流变频调速供电装置。系统配置了配套制动单元和独立的制动电阻柜，采用能耗制动方式实现卷扬系统的制动。供电装置的工作方式选用一备一用方式，通过切换柜中的三刀双掷刀开关完成备用切换。每个变频器的控制信号通过切换柜的电气设备来完成基本联锁及控制，在主PLC与切换柜之间、操作台与切换柜之间利用继电器相互隔离，使料车的控制可以由PLC或操作台分别控制系统，提高整个系统的可靠性。抱闸由6SE70装置中的抱闸专用控制功能来实现料车运行中的抱闸控制及联锁控制。
调速装置的交流进线是通过交流进线电抗器解耦，并且进线电抗器设置在电源切换柜中，相当于两套变频器共用一台进线电抗器。在切换开关后面分别接两台出线电抗器，消除出线高次谐波，保护电机。
料车定位采用绝对值编码器来完成，信号是格雷码，以开关量的形式送给PLC；主令控制器采用增量式编码器，脉冲信号送给主令控制器的内部小PLC。料车定位编码器器通过Profibus-DP与PLC联网。
(2) 料车定位
高炉卷扬料车的传统定位方式是机械式的主令控制器，目前来看，使用起来有很多问题，定位精度差，现场环境恶劣，机械触点容易氧化，位置发生变化后，必须休风，跑几次空车，调整料车位置。我们现在采用的方案是智能主令控制器与编码器（PLC）结合对料车进行定位，通过数字面板来调整料车位置，如料车位置发生变化，只需在数字面板上改变料车位置的数值即可完成对料车的定位。同时，主令控制器所检测到的数据与主PLC中的数据相比较，误差小于允许值时认为定位准确。
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