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西门子6SE70变频器连铸机系统应用案例

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  • 1 引言


    因励磁电流和电枢电流可分别控制,直流电动机调速性能好,但直流电动机存在换向,使其维护量大,对环境要求较高,限制了它的应用范围。随着变频器的出现,特别是矢量控制技术实现了交流电机励磁分量和负载分量的解耦控制,交流电动机的调速性能可与直流电动机媲美,变频调速系统的应用已相当广泛。

    2 连铸机系统设备的要求


    途游棋牌连铸机系统中的设备按工艺流程的顺序排列为大包回转台、中包车、结晶器振动台、拉矫机、及后续辊道和其它设备。由于铸坯断面、钢种成分的变化,需对结晶器振动台、拉矫机及以后的辊道的速度进行调节,同时考虑到设备运行的平稳性和定位,大包回转台、中包车的运行速度在不同的位置需要相应的变化,加之交流电动机维护简便,适应环境的能力强,在连铸系统采用交流调速系统已得到普及。

    途游棋牌3 西门子6se70系列变频器的特点


    根据工艺对控制系统的要求以及主控室的面积的限制,我们选用了西门子6se70系列变频器(书本型)控制上述设备的交流电动机。该变频器有如下特点:

    (1) 单机功率范围在2.2-710kw之间,占用空间少,功能强,可选件齐全,能满足不同应用的需要;

    (2) 具有的齐全保护功能,为设备提供了安全保障;

    (3) 基本应用软件中的bico功能使用户在标准功能的基础上扩展了控制功能,大大增强了的系统灵活性;

    (4) 通过电机辨识功能优化电机及调节器的参数;

    (5) 在无制动单元的情况下,如因减速过快导致直流电压过高时改变变频器输出频率延长减速时间避免过压跳闸的vdmax调节器功能等;

    (6) 多种控制模式和操作途径增加了系统的选择余地。

    4 变频器系统的硬件配置


    除了变频器的标准配置外,根据系统控制要求,使用了以下可选件:


    4.1 端子扩展板eb2

    变频器外围电路中的自动开关和进线接触器的状态需引入变频器内部作监控,而cuvc板的开关量输入输出点数不够,增加了一块eb2板。eb2板包含有:

    l2个开关量输入端口及相应的24v电源;

    l1个具有转换触点的继电器输出端口;

    l3个具有常开触点的继电器输出端口;

    l1个带差动信号的模拟量输入端口;

    l1个模拟量输出端口;

    在此项目的应用中,eb2板控制电机风机、制动器的工作及制动单元的过流复位等。


    4.2 profibus-dp板

    整个连铸区域基础自动化级选用5套西门子s7-400plc(公共部分1套,每流各1套),共有6se70系列变频器28台,在这种情况下选用网络通讯方式可节省大量的数字量输入、输出模板,降低电缆的敷设费用,故选用profibus-dp板,使变频器的设定值、控制字和状态字经过profibus-dp网在plc与相关变频器之间进行交换;


    途游棋牌4。3 制动单元

    为防止在紧急停止状态下出现变频器直流回路过压的故障而影响急停效果,在有急停要求的设备上选用了制动单元和制动电阻,该制动单元具有过流(需复位)、过载、超温保护及显示和装置的就绪显示。


    4.4 进线电抗器

    西门子将进线电抗器作为可选件,但在大多数场合下,变频器的单机容量均远小于所在电网变压器的短路容量,为了降低电网中的设备与变频器之间的相互影响,降低谐波电流,保护变频器直流回路滤波电容,选用了进线电抗器。


    4。5 输出电抗器

    变频器的输出电流中含有高次谐波分量,当变频器与电机之间的电缆长度超过一定值特别是为防止对周围控制电缆的干扰而选用变频器专用电缆时,电缆之间及电缆与屏蔽层之间的分布电容形成的容性充电电流对变频器的影响将不可忽略,因电控室与现场电机之间的电缆走向长,在敷设电缆时很难做到与其它控制电缆的距离在允许的范围内,为防止对其它线路的干扰选用了变频器专业电缆。通过选用输出电抗器,可解决容性充电电流对变频器的影响。

    5 变频器模式的选择

    5。1 控制模式


    该变频器有5种控制模式供选择,在冶金行业选用较多的为压频比恒定(v/f)模式和无测速发电机矢量控制模式。后者适用于控制单台电机或同时控制多台相同型号电机,能对电机参数进行各种计算,准确调节电机的转矩电流分量和励磁电流分量,具有控制精度高,动态响应快的特点,此种模式下的交流电动机的调速性能可与直流电动机媲美,但不能同时驱动多台型号不同的电动机。在本项目中,变频器同时驱动多台电动机时选择压频比恒定(v/f)模式,驱动一台电动机时选择无测速发电机矢量控制模式。


    5。2 操作模式

    该变频器提供了操作面板、端子排、profibus-dp网等途径来向变频器发出设定值和控制命令和接受变频器状态,通常在变频器的数量少且传递的信息量不大时,选择端子排控制方便且经济;当选择plc作为基础自动化级时且变频器的数量较多时,选用网络方式如profibus-dp网会减少i/o模板的用量、电缆的敷设方便及数据交换量大等优点,最终选择哪种方式需根据系统的控制要求来综合考虑。在本项目中,为了方便工作,利用外设开关,通过参数p590来实现在正常工作时,通过profibus-dp网控制变频器,调试或维修时通过操作面板控制变频器。

    6 bico功能在用户自定义功能中的使用


    bico功能的作用就是利用变频器基本软件中的开关量连接器和连接器对开关量的数字量的输入输出信号和模拟量的输入输出信号按需要进行分配实现相应的控制功能,使变频器具有简单的控制系统的作用。变频器基本软件中有大量的可由用户定义的“free block”,利用它们可实现各种逻辑控制、字到位的转换、位到字的转换、计算、定时和利用bico功能由用户自定义的4种故障等功能,扩展了变频器的应用范围。在本项目中,cuvc板、eb2板的输入输出信号的功能的定义、实现电动机轴上的制动器的逻辑控制、plc传送到变频器的由用户定义的控制字的字到位的转换以及变频器外设开关跳闸的故障定义等,均是利用bico功能,通过“free block”完成的。bico功能的灵活性在本项目的变频器的应用中得到了充分的体现。


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