汤中敏
萍乡萍钢安源钢铁有限公司江西萍乡337000
摘要：本文主要介绍西门子S120变频器系统在转炉系统中的应用和升级改造。通过分析对比现有数据与历史数据，以及从现场实际观测运行效果来看，倾动系统同步性能提高，控制系统具备了大幅度的提速空间。
关键词：S120变频器；编码器；主从控制
1设计方案分析
1.1问题分析
1#、2#炉倾动系统控制采用以PLC为主机，由PLC发出指令，变频器接收到指令后，同时控制4台电机，然后4台电机的状态信号反馈到PLC，PLC根据模型计算，又将微调控制信号发送给变频器，整个过程是通过硬接线控制一套完整的控制过程需要很长的时间，而且现场的电机力矩变化是瞬时的，控制信号严重滞后，严重影响到了倾动系统的同步性能，不利于倾动系统速度提高，如果提高倾动速度可能存在损坏倾动减速机的风险。3#炉6SE70变频器氧枪采用转矩宏控制，无速度反馈无矢量控制，当现场氧枪负载突然发生变化时，变频器容易失去控制，操作人员如果不及时发现，容易发生坠枪和滑枪的事故，严重影响生产安全；3#炉倾动系统变频器采用用户宏主从控制模式，同样存在倾动系统变频器出力不均匀、同步性差的问题，倾动减速机易损坏，倾动速度提不上。
1.2方案分析
（1）方案一：控制单元选用一个功率单元对应一个控制单元控制方式，主要优点在于每一台变频器系统的控制具有自身的独立性。假如在今后的使用过程中其中一个控制单元出现了故障，可以通过PLC程序判断直接屏蔽该控制单元故障，对生产可以无任何影响。但是，其缺陷主要在于控制更加繁琐需要控制单元和单元之间进行数据交换，对控制要求更高，控制的实时性也变减弱。
（2）方案二：控制单元选用一拖多模式。一个控制单元对应四个功率单元的控制模式，主要优点在于一个控制单元控制多个功率单元，所有的数据处理全部在一个控制单元内，实时性好。控制更加精确及时，可以更好保证系统的同步性能。但是，其重大缺陷在于当控制单元出现故障后，将会存在造成整个系统性瘫痪的重大隐患，可能存在严重影响生产的事故发生。
1.3方案选择
考虑到PN网络及时性数据的延时可能只有微秒级，从以上优缺点对比分析和专业角度出发倾向于采用第二种方案。PLC网络选用CPU利旧而网络模块则选择采用独立的CP控制，每一套系统均是独立的以太网络，互相不存在干涉，可以有效避免三座转炉与转炉之间交叉网络混乱或参数在下载过程中出现错误风险。
2现场应用分析
2.1系统硬件及网络配置
变频器升级改造系统硬件及网络拓扑图具体如图1。
.png)
图1
变频器系统采用与转炉PLC系统独立的PN网络框架；每台变频器功率单元采用独立CU控制单元控制；每台电机采用独立编码器反馈控制，编码器带自我校验功能，信号直接经过编码器通讯模块采集，速度信号直接进CU控制单元系统。HTL编码器采用硬接线连接，采用计算机双绞双屏蔽编码器电缆，可有效防止干扰；倾动角度系统和氧枪高度系统具有位置记忆功能的绝对值编码器，通过PN网络控制采集数据并远传显示。图2为转炉倾动氧枪变频改造网络配置图。
.png)
图2
2.2控制参数调试
调试软件采用STARTERV4.1SP5；调试软件STEP75.5，硬件需最新版本；将所有硬件安装到位后，连接好所有网线，保证所有的网线按西门子对应的接口正确连接，检查完全正确后，将控制系统上电。每一个系统的控制单元、功率单元及交换机显示全部正常；确认好PLC具备停电下载的条件。将已组态好的S120变频器检查无误编译保存无误后，将所有组态好下载到PLC中，重启PLC无任何故障，检查所有控制单元是否全部连上，指示灯是否正常；通过STARTER自动搜索所有在线CU及功率单元硬件；变频器系统初始化后，对变频器进行组态，包括控制方式、编码器、电机参数等参数组入系统；组态完成后将控制字与状态字与PLC硬件组态匹配；确认现场电机与机械滚筒脱开后，对电机进行静态、开环动态等系统优化；全部完成后将所有参数上传保存，每台变频器采用同样的方式调试；不带负载空载试车，从低频到高频依次调试；微调变频器参数，如加速时间、减速时间、制动单元参数控制、速度环PID调节模型参数调整等；PLC程序S120的控制字和状态字通过PLC的功能模块SFC14和SFC15将以太网数据转换成DB块的数据，状态字数据读取PLCDB块中，控制字数据写入到变频器内部；DB块中输入输出点数据全部替代原有数字量/模拟量输入输出点，做到一一对应的全部替代，检查全部正确后全部下载到PLC中；联动调试，通过IPDA数据采集系统将变频器的控制字和状态字全部监控采集，根据趋势曲线分析和现场的时间情况，对变频器参数和PLC内部程序进行最后优化，最后得到最终优化程序与参数。
3结语
总之，在转炉氧枪系统中应用S120变频器，稳定性较好，控制精度高，解决了厂家停产导致备件不能及时供应的问题；倾动系统的同步性能提高，使转炉在控制系统方面具备了大幅度的提速空间，可更好的满足快节奏生产。
参考文献
[1]李小新,吴迪,隋大伟,等.S120变频器在河钢唐钢转炉中的工程设计和应用[J].科学技术创新,2021.
[2]陈华.西门子SinamicsS120系列变频器在炼钢转炉倾动上的使用探讨和总结[J].电子世界,2013.
作者介绍：
汤中敏（1986.12.23-），男，江西萍乡，汉族，本科，工程师，维修车间电气主任，主要从事工作：电气专业技术及管理，萍乡萍钢安源钢铁有限公司。