S120变频器在转炉倾动中的主从控制方案比较

总第214期
2013年第10期
HEBEI M ET ALLU ＲGY
T otal No．2142013，Number 10
收稿日期：2013－06－25
作者简介：郭进涛（1973－），男，工程师，
1997年毕业于河北科技大学机电一体化专业，现在石家庄华海冶金科技公司工作，E －mail ：gjt1973@sina．com
S120变频器在转炉
倾动中的主从控制方案比较
郭进涛，薛
辉
（石家庄华海冶金科技公司，河北石家庄050000）
摘要：介绍了转炉倾动过程中的负载特性、西门子S120变频器的特点、变频传动配置及控制方案，给出了在转炉倾动控制中应用S120变频器实现主从控制的两种方案和实现方法，并进行了比较。

关键词：S120变频器；转炉；倾动；主从控制；方案；比较中图分类号：TF341．1
文献标识码：B
文章编号：1006－5008（2013）10－0066－02
MASTEＲ－SLAVE
CONTＲOL PLANS FOＲS120FＲEQUENCY TＲANSFOＲMEＲIN CONVEＲTEＲTILTING
Guo Jintao ，Xue Hui
（Shijiazhuang Huahai Metallurgical Science and Technology Company ，Shijiazhuang ，Hebei ，050000）Abstract ：It is introduced the load property in converter tilting ，characteristics of Siemens S120frequency transformer ，drive configuration and control plan．Two plans and their practice methods for S120to realize master －slave control are presented and compared．
Key Words ：S120frequency transformer ；converter ；tilting ；master －slave control ；plan ；compare
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引言
S120变频器是西门子公司推出的全新一代驱动产品，可用于复杂的高端应用，是6SE70变频器的升级换代产品，
功能比6SE70强大，应用比6SE70灵活。

本文对S120变频器在转炉倾动系统主从控
制中的应用进行分析。

2转炉倾动负载特性
大中型转炉系统中，炉体倾动部分一般采用4台倾动电机；通过减速机刚性连接，并采用全悬挂四点啮合柔性传动方式，驱动特点如下。

（1）转炉倾动装置由4台倾动电机同时驱动，彼此之间为刚性连接，要求主从控制为转矩同步，进行均匀的负荷分配，确保运行平稳。

（2）1台电机或1台变频器在故障状态下，可以3台电机驱动设备运行。

（3）转炉倾动过程中，在不同的工况下倾动电
机有时处于电动状态，有时处于发电状态。

实际生
产中电机在第4象限运行，
需要解决能量回馈问题。

（4）转炉倾动装置具有大惯量、重载的运行特
点，要求传动装置有足够的起动力矩和过载能力，并且与机械抱闸协调控制实现平稳启停。

3变频传动配置及控制方案
以山东闽源钢铁公司60t 转炉倾动参数为例，转炉的倾动电机参数如下。

额定功率：55kW 额定转速：590r /min 额定电流：119A 额定转矩：890N ·m
增量编码器：type8．5000．6158．1024
根据电机功率和负荷特性选择6SL3310－1TE32－1AA3110kW 变频器，配进出线电抗器、制动单元和制动电阻。

按照控制方案，对不同控制单元的配置也不尽相同。

3．1
控制方案一
采用1台控制单元CU320－2DP 通过CLIQ 电
缆连接4台变频器（90kW 以下变频器需要配控制
6
6
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单元适配器CUA31），编码器模块SMC30和端子扩展模块TM31通过CLIQ电缆与变频器相连，CU320－2DP与PLC之间采用PＲOFIBUS总线连接。

这种方案充分利用控制单元CU320－2DP强大的多轴控制功能（需要配置性能扩展CF卡）。

具体网络拓扑图见图1。

图1控制方案一的网络拓扑图
Fig．1Network topological graph for control plan1
控制原理：正常工作时4台变频器中有1台为主变频器，其余3台为从变频器。

主变频器为速度控制，即接受来自PLC的控制字和速度给定，其它3台变频器为转矩控制，即接受主变频器发来的控制字和转矩给定。

一般情况下可以选1#或2#为主，确保任意一台变频器故障时不影响正常工作。

主从切换信号一般进CU320－2DP控制单元上可参数化的数字量输入端子X122/X132，变频器根据该数字量输入信号判断1#为主变频还是2#为主变频，并据此传递或接受变频控制数据。

当然主从切换也可以通过PLC通讯实现，同时4台变频器的状态字及实际电流、频率和转矩发送给PLC。

PLC根据相应状态字判断当前哪台变频器为主，正常工作时PLC只向主变频发送控制字和速度给定，通过CU320－2DP单元把主变频的控制字和转矩给定分配给各个从变频器。

参数设定：S120变频器调试用STAＲTEＲ软件，该软件采用功能图和专家参数相结合方式调试。

主从参数设定以1#变频器矢量轴为例进行说明。

1#变频器矢量轴：
P840．0=VECTOＲ_01：Ｒ2090．0；P840．1=VEC-TOＲ_02：Ｒ898．0；ON/OFF
P844．0=TM31_01：Ｒ4022．0；P844．1=TM31_ 01：Ｒ4022．0；OFF2signal source
P852．0=VECTOＲ_01：Ｒ2090．3；P852．1=VEC TOＲ_02：Ｒ898．3；Enable/inhibit Operator
P1070．0=VECTOＲ_01：Ｒ2050［1］；P1070．0=0；Main setpoint
P1503．0=0；P1503．1=VECTOＲ_02：Ｒ79；Torque setpoint
．．
．．
．．
3．2控制方案二
每台变频器各配1个CU320－2DP控制单元、1个CBE20通讯板，通过SINAMICS Link实现CU320－2DP控制单元之间的数据交换。

CU320－2DP通过CLIQ电缆连接变频器，编码器模块SMC30通过CLIQ电缆与变频器相连，每个CU320－2DP控制单元与PLC之间采用PＲOFIBUS总线连接，每个CU320－2DP之间通过PＲOFINET电缆相连。

这种控制方式与6SE70变频器通过SIMO-LINK实现主从控制相似，具体网络拓扑图见图2。

控制原理：控制原理与方案一基本相同，但实现方式不同。

方案一的从变频器读取主变频器通过公用的CU320－2DP控制单元直接读取数据；方案二的一台变频器通过SINAMICS Link接受另一台变频器传来的报文数据，这就需要对相应CU320－2DP控制器进行SINAMICS Link设置和发送及接受数据缓冲区设定。

主从控制参数设定原理与方案一相同，但主变频需设置SINAMICS Link发送数据缓冲区数据，从变频需要设置SINAMICS Link接受数据缓冲区数据。

图2控制方案二的网络拓扑图
Fig．2Network topological graph for control plan2
（下转第80页）
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故，要求维修人员提高设备检测和故障处理应变能力。

固定主体维修力量，降低技术人员流失率。

（3）配备高效的设备故障检测仪器，制定“精、稳、准”检测标准，做好设备使用单位和维修单位的“一对一”，即一个维修小班包保一个车间的运转设备。

3．2维修服务市场体系的构建
随着现代企业服务体系的不断更新，建立完善的设备维修市场是综合性的系统工程，需要全公司各方面的努力和支持。

维修单位根据自身的专业特点相互联合，并由公司给以专业培训、技术指导及必须的设备配置，真正使维修体系具体化、责任化。

维修单位作为企业的分体，将维修服务做到家，并结合目前的改革，改制、改造、优化产业结构，理顺关系，自我发展、自我约束，参与维修市场的竞争。

企业应出台相应的制度，提高检测手段和部署相关监督部门，通过各种管理手段来保障设备使用单位的利益。

迅速完善的现代化设备维修市场，以迎接更严峻的市场经济和服务经济的挑战。

4结语
目前宣钢的维修中心是公司总结各方面经验将生产和维修分开，并逐步过渡到如今维修服务经济模式，维修市场将是现代服务经济的一部分。

维检中心把施工企业的资金、人力、物力、设备、技术优势，科研单位的理论、智力优势，小型企业的数量、分布、服务优势结合起来，培养优秀的维检人员，并充分地发挥维修技术工人的特长，确保生产单位设备的正常运转，出色地完成维修服务单位的使命
檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨。

（上接第67页）
3．3方案对比
上述2种方案的主从控制工作原理相同，实现手段不同。

方案一充分利用了CU320－2DP的多轴控制特性，方案的性价比较高。

但考虑CU320－2DP可靠性，一般离线备用1台CU320－2DP控制单元，一旦在线控制单元发生故障，需要停车投用备用CU320－2DP控制单元，更换时要确保网络拓扑机构相同。

方案二延续了6SE70的SIMOLINK主从控制理念，该方案比方案一的价格较贵，调试比较复杂，但可靠性较高，1台CU320－2DP单元发生故障不影响其他设备正常运行。

转炉倾动控制工艺要求这两种方案都可以，用户可以根据实际情况进行选择。

4结语
SINAMICS S120变频器作为新一代驱动产品，其硬件和软件比6SE70变频器产品都有了很大优化。

实际应用中该变频器表现为响应速度更快、调试软件界面更友好、参数设置更灵活性的优点。

CU320/CU310控制单元功能更强大，应用更灵活，给用户和设计人员更多选择。

08。