康新勇 周偉
（北京首鋼自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司 ）
摘要：文章主要介紹轉(zhuǎn)爐煉鋼干法ID風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，敘述了轉(zhuǎn)爐煉鋼干法ID風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)的原理和設(shè)計(jì)，投運(yùn)后，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、效果良好。
關(guān)鍵詞：無速度傳感器；矢量控制；速度閉環(huán)
0 引言
風(fēng)機(jī)是工礦企業(yè)的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，全國(guó)風(fēng)機(jī)、水泵電動(dòng)機(jī)裝機(jī)容量約35 GW，耗電量約占全國(guó)電力耗電量的40％左右。因此，風(fēng)機(jī)和水泵運(yùn)行中還有很大的節(jié)能潛力。在風(fēng)機(jī)運(yùn)行中應(yīng)用變頻器調(diào)速，其節(jié)電率一般可在20％～60％，投資回收期為l～3年，不僅節(jié)電效果顯著，且能滿足生產(chǎn)工藝的要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
1 西門子新一代變頻器G1 50的應(yīng)用領(lǐng)域與特點(diǎn)
1.1 應(yīng)用領(lǐng)域
SINAMICS G150變頻調(diào)速柜是專門滿足具有平方負(fù)載特性和恒定負(fù)載特性中等性能要求而且沒有再生反饋的傳動(dòng)系統(tǒng)的要求而設(shè)計(jì)的。其應(yīng)用領(lǐng)域包括:
• 風(fēng)機(jī)與泵類
• 壓縮機(jī)
• 擠壓機(jī)和攪拌機(jī)
• 軋機(jī)電機(jī)
1.2 特點(diǎn)
無傳感器矢量控制的精度保證系統(tǒng)可以用于各種各樣的應(yīng)用場(chǎng)合，因此無需使用附加速度傳感器。
SINAMICS G150考慮到了這一點(diǎn)，從而提供了一種滿足實(shí)際要求的低成本傳動(dòng)系統(tǒng)方案。而且，為保證從規(guī)劃與設(shè)計(jì)直到運(yùn)行階段都能簡(jiǎn)便地掌握傳動(dòng)系統(tǒng)，充分考慮到了下列因素，包括:
• 便于維護(hù)的緊湊型模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
• 簡(jiǎn)單易懂的規(guī)劃與設(shè)計(jì)
• 隨時(shí)可以連接以簡(jiǎn)化安裝過程
• 采用菜單驅(qū)動(dòng)的快速調(diào)試，無需進(jìn)行復(fù)雜的參數(shù)設(shè)置
• 通過用戶友好圖形操作面板，采用明文顯示或準(zhǔn)模擬狀態(tài)條顯示的測(cè)量值，實(shí)現(xiàn)清楚簡(jiǎn)便的操
作。
• SINAMICS是全集成自動(dòng)化系統(tǒng)(TIA)的一個(gè)組成部分。TIA 概念為自動(dòng)化與傳動(dòng)技術(shù)提供最優(yōu)
化的系列產(chǎn)品。這種概念的特點(diǎn)在于: 規(guī)劃/設(shè)計(jì)、通信和數(shù)據(jù)管理過程在整個(gè)產(chǎn)品系列范圍內(nèi)
都是一致的。SINAMICS完全采用這種TIA概念集成。
可單獨(dú)提供S7/PCS7塊和Win CC面板
• 可以通過一個(gè)Y鏈路集成到SIMATIC H系統(tǒng)內(nèi)
2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介及變頻器控制方式
2．1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介
煉鋼轉(zhuǎn)爐干法除塵風(fēng)機(jī)是煉鋼過稱中的重要設(shè)備，它的主要作用就是把轉(zhuǎn)爐在煉鋼過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)汽化冷卻煙道冷卻至800-1000℃后，進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器。高壓水經(jīng)霧化噴嘴噴出將煙氣直接冷卻到170℃-280℃，噴水量根據(jù)煙氣含熱量精確控制，所噴出的水完全蒸發(fā)；噴水降溫的同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行了調(diào)質(zhì)處理，使粉塵的比電阻有利于電除塵器的捕集。蒸發(fā)冷卻器內(nèi)約30-40％的粗粉塵沉降到底部，經(jīng)卸灰閥排出。
對(duì)風(fēng)機(jī)的控制，G150采用無速度傳感器的矢量控制，無速度傳感器的矢量控制是矢量控制的一種，只是沒有速度傳感器，通過電機(jī)模型的計(jì)算來估測(cè)電動(dòng)機(jī)的速度反饋值。無速度傳感器的矢量控制的控制精度和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不如帶速度閉環(huán)的矢量控制，但也有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、無需維護(hù)速度傳感器、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于風(fēng)機(jī)、泵類電機(jī)。
該系統(tǒng)的具體配置如下：
變頻器參數(shù)：6SL3710-2GH41-4AA3-Z（D02+D14+G60+L19+L23+L26+L45+L50+L57+L86+L87+M06+M21+M70+M90+X30）
D02-設(shè)備圖文件 DXF格式)
D14-系統(tǒng)資料 DXF或PDF格式)
G60-輸入輸出端子擴(kuò)展TM31
L19-外部輔助設(shè)備連接(受控制，最大10 A)
L23-輸入電抗器2% (用于輸出功率>500 kW的裝置)
L26-主控制開關(guān) (包括熔斷器或斷路器)
L45-安裝在柜門上的緊急制動(dòng)按鈕
L50-帶有維修插座的機(jī)柜照明
L57- 0類緊急制動(dòng)按鈕，230 V AC或24 V DC，無受控停機(jī)
L86- PT100監(jiān)測(cè)設(shè)備(6個(gè)傳感器)
L87-絕緣監(jiān)測(cè)裝置
M06-底座，高100 mm，顏色RAL 7022
M21- IP 21防護(hù)等級(jí)
M70-電磁兼容性屏蔽總線1) (導(dǎo)線連接在下面)
M90-機(jī)柜起重運(yùn)輸裝置，頂部安裝
X30-端子
輸入：3AC V 660-690 A 1424
輸出：3AC V 0-690 A 1360
電機(jī)參數(shù)：功率：1200KW，電流1200A,轉(zhuǎn)速1494RPM
控制方式：有內(nèi)控外控兩種方法，內(nèi)控使用端子控制啟停和模擬量輸入頻率給定。外控使用PROFIBUS控制，PLC使用西門子公司的S7—400。
2．2 變頻器控制方式
2-2-1用端子控制G150
端子X520：1是D10用于控制變頻器的啟／停(即0N／OFF)。端子X542：5、X542：6是D0l，輸出變頻器的故障信號(hào)(D01是繼電器輸出1)。端子X522：1、X522：2是A00，輸出實(shí)際速度值。端子X522：4、X522：5是A01，輸出實(shí)際電機(jī)電流值。端子X521．1、X521：2是A10，作為頻率給定。這些端子的功能是出廠設(shè)定的，無需修改參數(shù)。模擬輸人0(A10)默認(rèn)是一10～10V的電壓輸入，用戶需要4～20mA的輸入，所以修改一些參數(shù)。P4056[0]_3，將模擬輸入0設(shè)置為4～20mA，因?yàn)樵撃M輸入波動(dòng)較大，會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以加了10ms的濾波(P4053[0]=10)，從而使給定值相對(duì)穩(wěn)定。這些設(shè)置如用調(diào)試軟件Starter修改就十分簡(jiǎn)單，Starter中有用于調(diào)整模擬量輸入的圖形界面，模擬量輸入類型的選擇、濾波時(shí)間的調(diào)整、比例和偏差的調(diào)整都清晰、明了，同時(shí)還可觀測(cè)模擬量輸入的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
2．2．2 用PROFIBUS控制C150
PROFIBUS的主站是SIEMENS的S7—300 PLC，主站的地址是0，2臺(tái)G150是從站，地址分別是9和10。G150中PROFIBUS從站地址的設(shè)置可通過修改參數(shù)P0918，也可通過撥碼開關(guān)，撥碼開關(guān)的設(shè)置優(yōu)先于參數(shù)P0918的設(shè)置，撥碼開關(guān)的設(shè)置為0時(shí)，則以P0918的設(shè)置為主。將X530：l端子的接線斷開，G150就設(shè)置為PROFIBUS控制。首先要設(shè)置G150的PROFIBUS從站地址，參數(shù)是P0918，從站地址的設(shè)置必須與Step7中硬件組態(tài)的地址一致。G150的GSD文件在隨機(jī)光盤中可找到，文件名是si018105．GSD。G150，與Master Drive的PROFIBUS數(shù)據(jù)定義相似，PZD l是控制字／狀態(tài)字，PZD2是給定值／實(shí)際值。
3 結(jié)束語
西門子新一代變頻器G150在該項(xiàng)目中以其豐富的系統(tǒng)功能、可靠的產(chǎn)品性能、精確的控制系統(tǒng)得到了用戶的一致認(rèn)可。
參考文獻(xiàn)
[1] SIEMENSGl50產(chǎn)品使用手冊(cè)[Z]．2003．