變頻器國(guó)產(chǎn)化在棒線材生產(chǎn)線上的應(yīng)用

李 菲，羅 卿，鄒 暉

（方大特鋼科技股份有限公司，江西 南昌 330012）

軋鋼廠優(yōu)特鋼線與高線軋線傳動(dòng)采用西門子原裝進(jìn)口的6SE70 系列變頻器，該系列變頻器在當(dāng)初建廠時(shí)處于成熟可靠的產(chǎn)品，存在一次性投資大，備件的采購(gòu)周期長(zhǎng)，變頻器運(yùn)行時(shí)發(fā)熱量大、風(fēng)機(jī)噪音大等問(wèn)題。

2018 年后西門子為了推動(dòng)6SE1200 系列變頻器產(chǎn)品，對(duì)原有的6SE70 產(chǎn)品停止生產(chǎn)，同時(shí)清理6SE70 庫(kù)存。導(dǎo)致對(duì)6SE70 系列變頻器備件的采購(gòu)成本增加、采購(gòu)時(shí)間增長(zhǎng)。對(duì)生產(chǎn)的正常運(yùn)行帶來(lái)很大的隱患。由于停產(chǎn)檢修時(shí)間短，對(duì)整條生產(chǎn)線的6SE70 整體進(jìn)行升級(jí)到S120，不但費(fèi)用難以承受，升級(jí)改造的時(shí)間也無(wú)法保證。同時(shí)升級(jí)更換下的6SE70 系列裝置只能做報(bào)廢處理，資源的浪費(fèi)。因此考慮對(duì)6SE70 系列的變頻器進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化升級(jí)，部分更換升級(jí)改造，更換下線的6SE70 變頻器做為備件繼續(xù)使用。節(jié)約設(shè)備的采購(gòu)成本與采購(gòu)時(shí)間，提高設(shè)備的運(yùn)行的效率。

1 優(yōu)特鋼線主軋線傳動(dòng)系統(tǒng)配置

1.1 優(yōu)特鋼主軋線傳動(dòng)配置

優(yōu)特鋼主軋線分5 段整流與逆變控制?？紤]向下兼容的原則，從第5 段逆變控制柜進(jìn)行升級(jí)改造，即從8V、9H、10V、20H 道次進(jìn)行整體的升級(jí)改造。

進(jìn)口西門子6Se70 變頻器傳動(dòng)柜的體積大、發(fā)熱量高、維護(hù)復(fù)雜。

圖1-1 為進(jìn)口的西門子6SE70 裝置，整體的功率單元結(jié)構(gòu)復(fù)雜。整體的發(fā)熱量大、風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度快并且噪音大、更換功率單元的IGBT 麻煩，出現(xiàn)故障進(jìn)行排除及處理時(shí)比較麻煩，并且拆除困難。

圖1-2 為國(guó)產(chǎn)化后的逆變器功率單元，整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率單元模塊化，更換時(shí)只需要把單獨(dú)的模塊進(jìn)行更換即可，拆除簡(jiǎn)單快捷，并且功率單元上有運(yùn)行的狀態(tài)顯示，如有問(wèn)題可以直接判斷，判斷與處理故障方便快捷。

圖1 進(jìn)口與國(guó)產(chǎn)逆變器功率單元的比較

2 國(guó)產(chǎn)化變頻器與西門子PLC 之間的通訊連接

2.1 硬件組態(tài)

國(guó)產(chǎn)化的變頻器能夠無(wú)縫的與自動(dòng)化控制系統(tǒng)連接，在原有的硬件組態(tài)上無(wú)需做任何的修改,設(shè)備安裝后就可直接連接使用，簡(jiǎn)單快捷。硬件組態(tài)見(jiàn)下頁(yè)圖2。

2.2 傳動(dòng)裝置與自動(dòng)化控制系統(tǒng)之間的通訊

西門子S7-400 系列PLC 具有較高的數(shù)值運(yùn)算能力，可以完全滿足目前棒材及高速線材的生產(chǎn)線，軋制各種不同規(guī)格的粗中精軋軋機(jī)速度數(shù)值計(jì)算的需要，數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)采用STL 語(yǔ)言編輯，邏輯控制按照順序控制進(jìn)行程序的編寫。

圖2 國(guó)產(chǎn)化后硬件組態(tài)

傳動(dòng)裝置與自動(dòng)化之間的通訊，要考慮到幾個(gè)因素：

2.2.1 傳動(dòng)裝置接收自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制字

傳動(dòng)裝置接收自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)送的控制命令，例如合閘、使能、急停及速度等命令帶動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備按要求運(yùn)行。其中控制字的編寫邏輯如圖3，主給定（速度給定）圖4。

圖3 控制字的編寫邏輯圖

圖4 主給定（速度給定）圖

2.2.2 傳動(dòng)裝置發(fā)送給自動(dòng)化控制系統(tǒng)的狀態(tài)字

自動(dòng)化接收傳動(dòng)裝置的各種狀態(tài)，如電流、電壓、溫度、速度等，保證傳動(dòng)裝置的正常運(yùn)行。狀態(tài)字的編寫邏輯如圖5。

圖5 狀態(tài)字的編寫邏輯圖

2.2.3 傳動(dòng)裝置的參數(shù)監(jiān)控

傳動(dòng)參數(shù)的監(jiān)控與修改使用國(guó)產(chǎn)監(jiān)控軟件，見(jiàn)圖6。

國(guó)產(chǎn)變頻器的功能參數(shù)中，通訊，控制字，狀態(tài)字，速度給定，速度反饋等基本控制參數(shù)與西門子6Se70 裝置參數(shù)定義一致，使用原有的西門子傳動(dòng)參數(shù)下載到國(guó)產(chǎn)傳動(dòng)裝置中，可以保證設(shè)備的正常運(yùn)行，因此避免在設(shè)備改造過(guò)程中需要重新定義及修改自動(dòng)化控制系統(tǒng)的中的程序，縮短改造時(shí)間。

在改造后，單機(jī)試車正常，并且在恢復(fù)生產(chǎn)后熱負(fù)荷試車一次性成功，國(guó)產(chǎn)化逆變器運(yùn)行時(shí)風(fēng)機(jī)噪音小，發(fā)熱量小、整體運(yùn)行效果好。

3 結(jié)語(yǔ)

從投入使用的效果來(lái)看，國(guó)產(chǎn)化后的逆變器備件采購(gòu)周期短、工藝先進(jìn)，便于后期傳動(dòng)裝置的整體的維護(hù)工作，也避免了進(jìn)口備件采購(gòu)價(jià)格與采購(gòu)周期受制于國(guó)外。

圖6 傳動(dòng)參數(shù)的監(jiān)控與修改使用國(guó)產(chǎn)監(jiān)控軟件