铜箔供液用变频器控制系统稳定性改进

【摘要】在电镀行业中，溶液的质量直接决定着产品的电镀效果。而在铜箔的生产过程中，供液的稳定更是直接关系着铜箔的连续生产和阳极板、阴极辊的使用寿命。在现代化的控制系统中，生箔供液...

摘 要 在电解铜箔行业，稳定的硫酸铜溶液的供应是安全可靠生产的前提。如果溶液断流，将直接导致生箔机断电，甚至价值数百万的阴极辊电击受损。本文从硫酸铜供液用变频器的控制原理出发，设计了一套变频器故障自复位启动，本地、远端的双层次报警系统。

关键字 电解铜箔；变频器；故障重启动；报警系统；DCS系统

中图分类号TQ151 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）101-0179-02

1 技术背景

1.1重要性

在电镀行业中，溶液的质量直接决定着产品的电镀效果。而在铜箔的生产过程中，供液的稳定更是直接关系着铜箔的连续生产和阳极板、阴极辊的使用寿命。在现代化的控制系统中，生箔供液用电机采用变频器控制，通过DCS控制室直接调整输出频率，进而调整溶液流量。在实际生产过程中，变频器会因为供电电压波动等原因出现故障报警停机，导致供液泵停机。在系统运行过程中，也可能会由于误操作等原因导致供液泵停机。无论以上哪种原因导致供液泵停机，一旦出现供液停止现象，生箔机必须在溶液回流前断电，以避免阴极辊电击和系统电流波动等。因此，任何一个供液泵变频器停止工作，DCS控制室都必须及时发现并发出变频器故障通知，配电室人员必须及时发现并进行故障复位，以便重新开启设备，保证生产正常运行。而在DCS系统中，监控点达数千个，时时都可能有各类的温度、流量、液位报警，操作人员并不能最及时的发现供液泵报警停机。

1.2现有控制系统

该供液用变频器控制系统，分手动和自动两种运行模式。在手动状态下，通过现场按钮箱启停电机，通过DCS控制室给定频率，调节供液流量。在自动状态下，KA3吸合，送DCS备妥信号，DCS可远控启停变频器和调节频率。在变频器故障报警 ，指示灯亮，KA2吸合，断开控制回路。KM1为变频电机散热风机用，在手动状态下，启动电机时运行，在自动状态下，一直运行。

1.3存在问题

在变频器因电压波动等产生故障时，会导致供液中断，影响极大，且不易被发觉，易造成严重后果。手动状态下，在现场误操作后，如不能及时发现，也将造成巨大损失。

2改进目标

使变频器具备故障自复位重启动功能，使报警系统能在配电室进行故障报警，在DCS总控室进行停机报警。

3控制分析

在手动状态下（SA打在手动时），启动按钮SB1处得电。按下启动按钮SB1后，电流通过停止按钮SB2，运行信号继电器KA1，报警信号继电器KA2常闭触点，至N线。KA1带电，常开吸合自保，并给KM1吸合，冷却风机运行，KA1同时给变频器运行指令。变频器得到运行指令后，根据DCS控制中心给定的频率开始运行，并给DCS反馈运行信号和频率信号。变频器有故障报警时，KA2吸合，常闭断开，KA1失电。变频器运行指令停止，DCS运行信号丢失。

在自动状态下（SA打在自动时），KA3得电，常开触点闭合，KM1得电冷却风机运行。DCS控制中心得到KA3的209、211集中控制申请，并在组态画面显示。此时通过组态画面，给变频器启动指令和运行频率。DCS输出信号101、103和频率指令503、504给变频器，变频器根据指令开始运行，并给DCS控制中心运行信号201、203和频率反馈505、506。变频器有故障报警时，故障灯亮，KA2吸合，常闭断开，断开KA3给DCS的备妥信号，常开闭合，给DCS发送变频器报警信号，DCS得到信号后，停止运行指令。变频器运行指令停止，DCS运行信号丢失。

4解决方案

1）考虑到变频器在故障报警时，控制回路是否供电已无所谓，因此去掉控制回路中09至N线之间的KA2报警常闭触点，为故障报警后的重新自启动提供条件；

2）考虑到欠压或瞬间断电时，KA1已不能自保，需要在05与07间并KA2常开触点，使电源恢复时，变频器报警信号给KA2，KA2常开触点给KA1启动电压，KA1得电后自保，KA2在变频器故障复位后失电；

3）查阅西门子430变频器说明书，设置故障自启动和捕捉再启动功能。根据P1210具体介绍及我公司具体需求，设定为3，在电源中断、电源消隐及其他故障报警时，自复位并重启动。P1211自动重启动次数，为确保设备安全，暂时设定为1，P1212第一次启动时间，设定为5s。由于重启动过程中，带载启动，需要对1200捕捉再启动进行设定，根据需求，暂设定为P1200=3，P1202=120，P1203=50；

4）根据配电室故障报警和DCS室停机报警的不同要求，配电室利用所有变频器回路的KA2报警继电器常开触点并联后连声光报警器。DCS室停机报警，利用变频器送至DCS的201、203变频器运行信号，进行下降沿触发，将所有信号并联（取“或”）后，输出至声光报警用继电器，利用单独电源，通过此继电器常开触点，串联声光报警器。

5效果试验

在手动断电快速重合闸试验中，变频器F003报警，并快速自复位，重新启动，过程中，配电室声光报警和DCS声光报警均正常启动。电源消隐及故障自启动正常。

手动断电，变频器各项显示、指示灯全部灭后，重新合闸送电，变频器能够再得电后快速自启动，配电室声光报警和DCS声光报警均正常启动。电源中断自启动正常。

现场正常手动停机，配电室正常，DCS声光报警启动。符合设计要求。

6 运行效果

改造两年来，硫酸铜供液用变频器运行可靠，尤其在雷雨天气下的电压波动时总能故障自启动，大大的提高了铜箔生产的连续稳定性，减少停机200台次以上，累计产生效益100万元以上。

参考文献

[1]SIEMENS MICROMASTER 430通用型变频器使用大全.

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[5]杨思.变频器在自动过程控制中稳定性提高的解决方案.2003.