5#、6#焦爐電機車電氣控制系統(tǒng)優(yōu)化及改造

彭 凱

(攀枝花鋼釩有限公司煉鐵廠,四川攀枝花 617000)

5#、6#焦爐電機車電氣控制系統(tǒng)優(yōu)化及改造

彭 凱

(攀枝花鋼釩有限公司煉鐵廠,四川攀枝花 617000)

介紹了攀鋼釩煉鐵廠5#、6#焦爐電機車電氣控制系統(tǒng)的配置、工作方式和特點。針對存在的問題,闡述了電氣控制系統(tǒng)優(yōu)化及改造的方法和解決的效果。

控制系統(tǒng);變頻器;PLC;優(yōu)化

1 引言

攀鋼釩煉鐵廠5#、6#焦爐ZK1223型電機車由大連重礦設備公司制造,于2009年5#、6#焦爐干熄焦項目建設時配套完成并投入使用,是干熄焦系統(tǒng)配套的專用設備。電機車往返熄焦線上牽引和操縱干熄焦焦罐車或水熄焦車,為焦罐車、熄焦車走行和焦罐旋轉提供動力,是焦爐及干熄焦設備系統(tǒng)里最重要的設備之一。

經過多年的生產運行,電機車電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行已成為煉焦設備安全生產的保障,每當變頻器、PLC、觸摸屏出現故障都會影響整個焦爐生產順行。為適應焦爐生產和干熄焦工藝的需要,保證系統(tǒng)可靠運行,對5#、6#焦爐電機車電氣控制系統(tǒng)進行了優(yōu)化及改造。

2 設備現狀

電機車在干熄焦生產時,用于牽引、制動焦罐臺車,控制圓形焦罐的旋轉、定位,完成接紅焦動作;在干熄焦提升機井架處,電機車通過地面站檢測裝置進行CDQ對位,完成接空罐和送紅焦?jié)M罐的任務。

5#、6#焦爐電機車電氣控制系統(tǒng),走行采用交流變頻調速控制,由2臺走行電機(YZB315M-10 75KW)和2臺走行變頻器(6ES7031-8EF60 110kw)組成,雙電機等力矩同步驅動,雙變頻器一對一控制。在一臺故障情況下,另外一臺可以獨立運行保證生產。焦罐旋轉采用1臺變頻器(6SE7026-0ED61 22KW),通過接觸器選擇、快速插頭連接分別控制兩臺焦罐車上的焦罐旋轉電機(YEJ200L1-6 18.5KW),實現焦罐的啟停、旋轉和定位。

整車由一套西門子PLC(CPU 315-2DP)實現全車程序控制,并通過Profibus-DP通訊連接司機室西門子觸摸屏(MP 377 12”Touch),作為焦罐旋轉操作和系統(tǒng)監(jiān)控使用。監(jiān)控畫面見圖1,其中①部分圖框為焦罐旋轉控制按鈕,②部分圖框為設備狀態(tài)顯示,③部分圖框為條件允許信號顯示。

圖1 觸摸屏畫面

電機車上三臺6SE70工程型變頻器均由PLC程序控制,PLC通過“MOVE”傳送指令將不同的控制字“DW#16#…”經PLC的Profibus-DP通訊口、DP通訊雙絞線傳輸到變頻器CUVC板上的DP通訊板,得以實現對變頻器的啟停及調速遠程通訊控制,見圖2。

圖2 傳送15Hz頻率梯形圖

3 存在的問題及原因分析

3.1 存在的問題

近幾年在生產過程中,經常發(fā)生焦罐旋轉變頻器DP通訊板、DP頭損壞、通訊干擾而造成DP從站丟失、PLC的DP故障、PLC報錯、與變頻器的通訊中斷、變頻器不工作等問題;以及觸摸屏死機、損壞,觸摸面板失靈造成不能操作等故障。由于三臺變頻器、觸摸屏均是PLC通過DP通訊線一一串接控制,出現故障查找復雜,耽誤時間長,嚴重影響焦爐及干熄焦正常安全生產。

3.2 原因分析

電機車PLC與變頻器間的Profibus-DP通訊,實際屬于RS485物理總線的串口通訊線,不能帶電插拔。電機車在生產過程中運行抖動及慣性沖擊,經常造成變頻器的DP通訊板、Profibus線的DP頭、PLC的DP接口因為松動或漏電而造成通訊系統(tǒng)物理損壞等故障。同時在變頻器工作時,往往伴隨著低頻干擾,DP通訊線由于設備布局原因和動力電纜、控制電纜混在一起平行敷設,且同在一個電機車里,PLC系統(tǒng)、DP通訊線屏蔽層接地與變頻器的地線只能共接,之間沒有隔離器件,無法隔離,通訊線干擾嚴重。

觸摸屏故障除了上述原因,還包括高溫、高粉塵的工作環(huán)境,車輛震動大、不當的操作習慣等原因造成損壞。

另外,5#、6#焦爐電機車走行為雙變頻器雙電機一對一控制,雙電機等力矩同步驅動,每臺都可以獨立運行保證生產,一臺損壞對生產也不會造成大的影響。而焦罐旋轉變頻器只有1臺,通過接觸器控制回路,連接快速插頭來實現兩臺焦罐臺車焦罐旋轉電機的分別控制。當這唯一的焦罐旋轉變頻器發(fā)生故障不能及時恢復時,兩臺焦罐臺車均無法生產。

4 優(yōu)化及改造

通過上述的分析,我們對電機車電氣控制回路進行了以下優(yōu)化和改進。

圖3 焦罐旋轉變頻器主接線

(1)在電機車原變頻器柜及PLC電控柜的控制動力電纜均不變的情況下,新增(3#-2)焦罐旋轉變頻器一臺,鋪設相應的電氣主回路和控制回路電纜。兩臺變頻器通過接觸器或空氣開關切換,實現雙焦罐旋轉變頻器的互備,主接線見圖3,設備布置見圖4。

(2)取消三臺變頻器DP通訊控制線。將操作臺上原走行控制的轉換開關拆除,斷開其到PLC的輸入點。在操作臺右側新增走行主令控制器,其操作桿向前為電機車左行,向后為電機車右行,設置雙向高、中、低、微速和停止九個擋位的速度。主令控制器開關點組合后通斷L2-K中間繼電器線圈,中間繼電器開點分兩組分別接兩臺走行變頻器-X101端子,修改變頻器相應參數,實現變頻器端子控制啟停、換向及調速,見圖5。

圖4 焦罐旋轉變頻器布置圖

圖5 走行變頻器端子輸入控制

(3)增設焦罐旋轉操作控制轉換開關。原焦罐旋轉操作由操作臺上觸摸屏單獨控制,現在操作臺上新增一個焦罐旋轉操作轉換開關L8-S2,轉換開關控制點在PLC程序里和觸摸屏里的控制邏輯點并聯,實現兩種控制同時有效,保證焦罐變頻器的控制安全。修改原PLC焦罐旋轉控制程序,刪除傳送控制字程序段,改為程序輸出點,增加L8-K中間繼電器,更改變頻器相應參數,用中間繼電器點分兩組分別接兩臺旋轉變頻器X101端子,實現焦罐旋轉變頻器端子控制啟停、旋轉及點動。觸摸屏一般只做監(jiān)視作用,減少觸摸屏故障對生產操作的影響,接線圖見圖6。

圖6 旋轉轉換開關接線

5 結語

通過對攀鋼釩煉鐵廠5#、6#焦爐電機車電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)化改造后,降低了變頻器、PLC、觸摸屏的故障率,提高了設備的可靠性,控制簡單實用。電氣控制系統(tǒng)具有結構簡單,成本低廉,方便可靠,電機調速運行穩(wěn)定,性能良好等優(yōu)點,滿足了干熄焦生產的要求。從2013年11月改造至今,設備可靠性得到了驗證。此次5#、6#焦爐電機車電氣控制系統(tǒng)優(yōu)化改造,應用效果良好,達到了預期目的,為企業(yè)創(chuàng)造了良好的綜合效益。

[1] 張登山.西門子自動化與驅動產品符合電磁兼容規(guī)則的安裝規(guī)范手冊[S].北京:西門子自動化與驅動集團,2006.

[2] 西門子電氣傳動有限公司.矢量控制實用大全[S].天津:西門子電氣傳動有限公司,2007.

[3] 西門子(中國)有限公司.WinCC flexible 2008系統(tǒng)手冊[S].北京:西門子(中國)有限公司,2008.

[4] 大連重礦設備制造有限公司.干熄焦電機車安裝調試及使用說明書[N].大連:大連重礦設備制造有限公司,2009.

5#,6#Coke-Oven Electric Locomotive Electrical Control System Optimization and Improvement

PENG Kai

(Iron making plant of Steel-Vanadium Co.Ltd.,Panzhihua 617000,Sichuan,China)

This paper introduces of 5#,6#coke-oven electric locomotive electrical control system of iron making plant configuration,working mode and characteristics,in allusion to existing problems,expounds the methods of optimization and improvement of electrical control system, and the effect of the solution.

control system,frequency converter,PLC,optimization

TQ520.5

A

彭凱,電氣工程師,主要從事電氣自動化控制技術方面的工作。

1001-5108(2016)05-0044-05