康新勇 周偉
（北京首鋼自動化信息技術(shù)有限公司 ）
摘要：文章主要介紹轉(zhuǎn)爐煉鋼干法ID風機變頻控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，敘述了轉(zhuǎn)爐煉鋼干法ID風機變頻控制系統(tǒng)的原理和設(shè)計，投運后，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、效果良好。
關(guān)鍵詞：無速度傳感器；矢量控制；速度閉環(huán)
0 引言
風機是工礦企業(yè)的主要動力設(shè)備，全國風機、水泵電動機裝機容量約35 GW，耗電量約占全國電力耗電量的40％左右。因此，風機和水泵運行中還有很大的節(jié)能潛力。在風機運行中應(yīng)用變頻器調(diào)速，其節(jié)電率一般可在20％～60％，投資回收期為l～3年，不僅節(jié)電效果顯著，且能滿足生產(chǎn)工藝的要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)濟效益十分顯著。
1 西門子新一代變頻器G1 50的應(yīng)用領(lǐng)域與特點
1.1 應(yīng)用領(lǐng)域
SINAMICS G150變頻調(diào)速柜是專門滿足具有平方負載特性和恒定負載特性中等性能要求而且沒有再生反饋的傳動系統(tǒng)的要求而設(shè)計的。其應(yīng)用領(lǐng)域包括:
• 風機與泵類
• 壓縮機
• 擠壓機和攪拌機
• 軋機電機
1.2 特點
無傳感器矢量控制的精度保證系統(tǒng)可以用于各種各樣的應(yīng)用場合，因此無需使用附加速度傳感器。
SINAMICS G150考慮到了這一點，從而提供了一種滿足實際要求的低成本傳動系統(tǒng)方案。而且，為保證從規(guī)劃與設(shè)計直到運行階段都能簡便地掌握傳動系統(tǒng)，充分考慮到了下列因素，包括:
• 便于維護的緊湊型模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計
• 簡單易懂的規(guī)劃與設(shè)計
• 隨時可以連接以簡化安裝過程
• 采用菜單驅(qū)動的快速調(diào)試，無需進行復(fù)雜的參數(shù)設(shè)置
• 通過用戶友好圖形操作面板，采用明文顯示或準模擬狀態(tài)條顯示的測量值，實現(xiàn)清楚簡便的操
作。
• SINAMICS是全集成自動化系統(tǒng)(TIA)的一個組成部分。TIA 概念為自動化與傳動技術(shù)提供最優(yōu)
化的系列產(chǎn)品。這種概念的特點在于: 規(guī)劃/設(shè)計、通信和數(shù)據(jù)管理過程在整個產(chǎn)品系列范圍內(nèi)
都是一致的。SINAMICS完全采用這種TIA概念集成。
可單獨提供S7/PCS7塊和Win CC面板
• 可以通過一個Y鏈路集成到SIMATIC H系統(tǒng)內(nèi)
2 系統(tǒng)簡介及變頻器控制方式
2．1 系統(tǒng)簡介
煉鋼轉(zhuǎn)爐干法除塵風機是煉鋼過稱中的重要設(shè)備，它的主要作用就是把轉(zhuǎn)爐在煉鋼過程中產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)汽化冷卻煙道冷卻至800-1000℃后，進入蒸發(fā)冷卻器。高壓水經(jīng)霧化噴嘴噴出將煙氣直接冷卻到170℃-280℃，噴水量根據(jù)煙氣含熱量精確控制，所噴出的水完全蒸發(fā)；噴水降溫的同時對煙氣進行了調(diào)質(zhì)處理，使粉塵的比電阻有利于電除塵器的捕集。蒸發(fā)冷卻器內(nèi)約30-40％的粗粉塵沉降到底部，經(jīng)卸灰閥排出。
對風機的控制，G150采用無速度傳感器的矢量控制，無速度傳感器的矢量控制是矢量控制的一種，只是沒有速度傳感器，通過電機模型的計算來估測電動機的速度反饋值。無速度傳感器的矢量控制的控制精度和系統(tǒng)的動態(tài)性能不如帶速度閉環(huán)的矢量控制，但也有系統(tǒng)簡單、無需維護速度傳感器、價格便宜的優(yōu)點，尤其適用于風機、泵類電機。
該系統(tǒng)的具體配置如下：
變頻器參數(shù)：6SL3710-2GH41-4AA3-Z（D02+D14+G60+L19+L23+L26+L45+L50+L57+L86+L87+M06+M21+M70+M90+X30）
D02-設(shè)備圖文件 DXF格式)
D14-系統(tǒng)資料 DXF或PDF格式)
G60-輸入輸出端子擴展TM31
L19-外部輔助設(shè)備連接(受控制，最大10 A)
L23-輸入電抗器2% (用于輸出功率>500 kW的裝置)
L26-主控制開關(guān) (包括熔斷器或斷路器)
L45-安裝在柜門上的緊急制動按鈕
L50-帶有維修插座的機柜照明
L57- 0類緊急制動按鈕，230 V AC或24 V DC，無受控停機
L86- PT100監(jiān)測設(shè)備(6個傳感器)
L87-絕緣監(jiān)測裝置
M06-底座，高100 mm，顏色RAL 7022
M21- IP 21防護等級
M70-電磁兼容性屏蔽總線1) (導(dǎo)線連接在下面)
M90-機柜起重運輸裝置，頂部安裝
X30-端子
輸入：3AC V 660-690 A 1424
輸出：3AC V 0-690 A 1360
電機參數(shù)：功率：1200KW，電流1200A,轉(zhuǎn)速1494RPM
控制方式：有內(nèi)控外控兩種方法，內(nèi)控使用端子控制啟停和模擬量輸入頻率給定。外控使用PROFIBUS控制，PLC使用西門子公司的S7—400。
2．2 變頻器控制方式
2-2-1用端子控制G150
端子X520：1是D10用于控制變頻器的啟／停(即0N／OFF)。端子X542：5、X542：6是D0l，輸出變頻器的故障信號(D01是繼電器輸出1)。端子X522：1、X522：2是A00，輸出實際速度值。端子X522：4、X522：5是A01，輸出實際電機電流值。端子X521．1、X521：2是A10，作為頻率給定。這些端子的功能是出廠設(shè)定的，無需修改參數(shù)。模擬輸人0(A10)默認是一10～10V的電壓輸入，用戶需要4～20mA的輸入，所以修改一些參數(shù)。P4056[0]_3，將模擬輸入0設(shè)置為4～20mA，因為該模擬輸入波動較大，會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以加了10ms的濾波(P4053[0]=10)，從而使給定值相對穩(wěn)定。這些設(shè)置如用調(diào)試軟件Starter修改就十分簡單，Starter中有用于調(diào)整模擬量輸入的圖形界面，模擬量輸入類型的選擇、濾波時間的調(diào)整、比例和偏差的調(diào)整都清晰、明了，同時還可觀測模擬量輸入的實時數(shù)據(jù)。
2．2．2 用PROFIBUS控制C150
PROFIBUS的主站是SIEMENS的S7—300 PLC，主站的地址是0，2臺G150是從站，地址分別是9和10。G150中PROFIBUS從站地址的設(shè)置可通過修改參數(shù)P0918，也可通過撥碼開關(guān)，撥碼開關(guān)的設(shè)置優(yōu)先于參數(shù)P0918的設(shè)置，撥碼開關(guān)的設(shè)置為0時，則以P0918的設(shè)置為主。將X530：l端子的接線斷開，G150就設(shè)置為PROFIBUS控制。首先要設(shè)置G150的PROFIBUS從站地址，參數(shù)是P0918，從站地址的設(shè)置必須與Step7中硬件組態(tài)的地址一致。G150的GSD文件在隨機光盤中可找到，文件名是si018105．GSD。G150，與Master Drive的PROFIBUS數(shù)據(jù)定義相似，PZD l是控制字／狀態(tài)字，PZD2是給定值／實際值。
3 結(jié)束語
西門子新一代變頻器G150在該項目中以其豐富的系統(tǒng)功能、可靠的產(chǎn)品性能、精確的控制系統(tǒng)得到了用戶的一致認可。
參考文獻
[1] SIEMENSGl50產(chǎn)品使用手冊[Z]．2003．