SINAMICS S120变频器在转炉中的应用

摘 要： 分析西门子S120变频器在转炉种的应用，希望给设计者提供一些帮助。

关键词： 西门子；SINAMICS；S120；DP总线；转炉；STARTER

中图分类号：TF341.6 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0310160－01

0 引言

SINAMICS S120系列变频器是西门子公司新一代的驱动产品，作为全新一代驱动产品，在炼钢转炉的使用并不是太多，随着时间的推移，6SE70系列的应用将逐步被S12O所替代，本文中主要介绍S120在河南南阳汉冶特钢炼钢厂转炉倾动及其氧枪提升中的应用。

1 系统的组成及其配置

1.1 倾动系统。根据转炉炼钢的工艺要求，转炉可以360°的旋转，并且由于工艺设计的原因以耳轴为分局下部的重量远大于上部的重量，因此在旋转过程中由转炉零位至转炉倒渣位始终是由电动机输出正力矩，进行转动并且力矩是逐步增大的，而从倒渣回到零位的过程就需要把转炉的势能回馈到系统，电动机工作处于“发电”状态，在转动过程中并且能准确停止在任意位置上这就要求变频器对速度的控制非常精确。本次转炉的设计方案如下：

电机75W4台，变频器6SL3310-1T33-1AA0 160KW 4台，输出/输入电抗器8台，制动单元4台，制动电阻4台，熔断器4组，进线接触器4台。

倾动动作是由4台电机共同完成，为了系统更可靠更稳定的工作，这几台电机就必须要进行负荷平衡，4台电机是通过减速机刚性连接，要求所有电机的速度要绝对同步。在S120的应用里并没考虑到主从的设计，将之前在70系列中的同步光纤取消取而代之的是CU320的多轴模式，这种方式在转炉倾动的实际应用里是不可取的，因为一旦CU320损坏将必然导致整个系统不能正常工作，因此在这次的选型里依然是选择CU310作为控制模块，使用DP网络代替同步光缆，使用PLC作为主从的控制器，将一台变频器设置为主，通过PLC读取主变频的力矩然后再通过DP网络发送给其他三台从而实现同步工作。这样4台变频器可以在主/从之间切换，但是同时只能有一台主机，另外三台为从机，主机采用速度控制方式、从机采用转矩控制方式，当某台从机出现故障时，并不影响主机和其它从机的通讯和动作，所以可以继续运行，等到适当时候进行检修；当主机出现故障时，从机由于接受不到主机的信号而停机并报故障，此时将其中一台从机切换为主机，故障主机切换为从机，切换完成后，主机发出复位命令将信号同步后，从机故障信号消失，当系统正常后，继续运行，等到适当时候对故障设备进行检修。为了准确与抱闸装置协调工作，当变频器的速度达到绝对零速后，由plc发出指令来控制抱闸装置，通过中间继电器来带动抱闸接触器，然后变频器停止励磁，这样可以保证倾动装置不会出现“溜车”或者“点头”现象。

1.2 氧枪系统。氧枪是典型的位能式负载，打开抱闸的同时，氧枪电机就马上有100%的负载，氧枪提升时，电动机的电磁转矩克服负载转矩。电动机工作在电动状态。氧枪下降时，负载力矩拉着电机转。电动机工作在回馈制动状态。同倾动控制系统类似，氧枪传动控制系统也必须与抱闸装置协调工作，防止“溜车”现象，而且也有足够的启动力矩和过载能力。并且速度可调节。

转炉一般配有两套氧枪，一套工作，另一套备用或检修。

本次氧枪系统的设计方案如下：

电机55W2台

变频器6SL3210-1SE31-8UA0 90KW 2台

输出/输入电抗器4台

制动电阻2台

熔断器2组

进线接触器2台

氧枪的升降过程对电机的精确控制要求比较严格，为了防止出现“沾枪”或者“冲顶”现象，速度的控制应掌握在PLC所设定的高速低速两种速度之中。即下降过程未到下变速点之前始终保持高速，到变速点位置开始以慢速下枪，上升过程中在提升到上变速位之前要保持高速，到达上变速位以后开始进行变低速。高低速的设置上要以抱闸的响应时间以及变频器的斜坡加加速时间作为参考。

2 变频器的调试与优化

本次S120的调试使用STARTER软件。

STARTER主要能实现以下功能：

硬件组态和识别（电子铭牌）；参数的设置；动态特性的调试；故障诊断；程序的下装和上载。

配置参数步骤：

1）置控制模式选择矢量模式（Vector）控制；2）选择控制方式（p300=20）；3）配置功率模块；4）电机配置；5）抱闸配置；6）编码器配置；7）DP通讯报文的配置；8）检查输入电机相关的重要参数。

将配置好的变频器参数保存并保存到ROM中。

参数如下：P1300控制方式（20）、P210功率单元电压（380）、P300 1、P304电机额定电压、P305电机额定电流、P307电机额定功率、P308电机额定功率因数、P310电机额定频率P311电机额定转速P335电机制冷方式P1215抱闸控制方式P922 DP通讯报文选择（352）。

参数修改完成后将对变频器进行优化优化。

1）对电机数据进行计算（P340）；2）电机数据进行静态辨识（P1910）；3）电机数据动态辨识（P1960）。

优化完成后必须执行copy ROM to RAM。

3 主从设置与PLC的通讯

倾动的四台变频器以主从的方式工作所以需要读取出主变频器的力矩r1508，主变频P2051[4]=r1508即力矩通过传输状态字的第五个字传输给PLC。

从变频读取PLC发送过来的力矩而跟随主变频一起动作

P1503[0]=r2050[2]

P1501[0]=1

4 结束语

SINAMICS S120作为西门子公司新一代的驱动产品，其硬件和软件都进行了更进一步的优化，在实际的使用中所反映出来的变化就是响应的速度更快，电机运行更加的顺畅，自热试完成开始实际生产使用的三个月中因变频器所造成无法生产的事故为零，达到了设计要求，满足了生产需要。

参考文献：

[1]SINAMICS SINAMICS S120/S150参数手册，西门子电气传动有限公司，2008.

[2]Sinamics SINAMICS S120快速入门，V1.4西门子电气传动有限公司，2008.

作者简介：

颜伟（1980-），男，汉族，山东省莱芜人，山东省莱芜市莱钢集团有限公司自动化部银山钢区。