基于Profibus的6900KW风机远程监控

【摘要】6900KW抽风机是烧结机的关键设备，其控制系统由中压变频软启动、同步机励磁器、轴承、油温及振动监测子系统组成，采用PLC和电气Profibus网络构成的模块化硬件系统可靠、紧凑。为实现在生产中控室对风机的监控，本文提出在原有的西门子电气Profibus网络中加入光学Profibus子网络，用Winccflexible HMI组态软件组态远程监控站。半年运行说明，新增的远程监控运行可靠，操作方便。

【关键词】烧结风机；PLC；电气Profibus；光学Profibus；Winccflexible HMI组态软件

一、概述

宝钢股份梅山钢铁公司3号146m2烧结机于2004年投产，其主抽风机配置了1台6900KW美国罗宾逊风机，配套的电气驱动装置由德国西门子公司成套；电气驱动装置由1台6900KW/6KV同步电机、1套2600KVA中压LCI软启动变频器、1套励磁控制器及现场风机运行监测控制系统组成。

同步电机驱动原理图如图1所示，为避免大型同步电机直接起动对电网和机械造成巨大冲击，运行开关柜MBL并有1台LCI自换相2530V电流型西门子中压SIMOVERT S软启动用变频器。软启动时（此时风机风门关闭）断开MBL开关柜，闭合MBM和MBC开关柜，然后启动变频器运行；随着变频器输出电压和频率的提升，电机转速也开始慢慢爬升。当输出频率达48HZ时，西门子7VE512数字并机控制单元开始工作，使变频器输出电源的电压（U）、频率（f）及相位角（∮）与电网电源同步。当U值

同步电机采用转子内嵌旋转励磁回路供励磁，通过西门子SG70调压装置来控制励磁电流。

现场电气室的系统监控柜由西门子S7-300 PLC及MP370 HMI屏组成，完成对风机的起停操作及过程数据（振动、温度、压力、流量、液位等）的指示。

2012年初，公司对3号烧结机的自动化生产进行升级改造，其中需对主抽风机新增远程操作及监测功能，达到日常生产操作在中控室（距风机室300m远）完成。

二、风机远程监控的设计设想

原有系统监控柜和励磁控制柜分别由1套S7-300 PLC组成，2套PLC与变频器、励磁中控室（距风机室300m远控制器组成电气Profibus通讯网络，柜面板上HMI板用MPI与PLC通讯。按常规设计来构造上一级远程监控，需增加一套PLC远程站及一套通讯网络。但这个方案，投入的硬件成本相对大，组态工作量大，且可能会影响原励磁控制柜PLC系统的运行速度，有一定的风险。

鉴于中控室距风机室300m远，且不影响励磁控制柜PLC系统的运行，设想在系统监控柜的PLC上增加一个300m长Profibus通讯子网络，在这个子网端头建一台PC监控站。但这个方案需解决300m长Profibus通讯子网络现场强电磁干扰问题、西门子Winccflexible HMI组态与原系统Protool HMI组态兼容问题。

三、风机远程监控的硬件设计和HMI组态

300m长Profibus通讯总线需铺设在室外电缆沟及生产线桥架上，必有现场强电磁干扰问题，为此，这段Profibus通讯总线采用西门子PCF玻璃光纤，组成光学Profibus子网络。由OBT光纤模块将电气信号转换成光信号，再由CP5613FO光通讯处理器接入PC。Profibus组态网络图如图2所示，Wincc-flexible-PC为远程监控站。

为解决Winccflexible HMI组态与原系统Protool HMI组态兼容性，需对原先的组态进行转换及再组态，并进行了多次模拟实验和现场设备接入实验，取得了新HMI PC组态与原PLC兼容。模拟开机组态画面如图3所示。

四、风机远程监控的实现

该升级改造于11年开始调研，通过多个方案的深入研究和比较，最后采用光学Profibus子网络方案。于12年初完成软硬设计、及远程监控画面组态模拟和现场接入测试。

12年5月在现场进行设备安装及调试，并在月底投入生产运行。图4为风机机械监控画面。

经过半年多的运行，证明远程监控系统不仅性能上完全满足远程操作和监测的要求，而且有非常好的稳定性和可靠性。

五、结束语

在钢铁厂电磁干扰强的场所组成局部光学和电气的混合Profibus网络，既简化系统结构，又达系统功能要求，有一定的实用价值。

参考文献

[1]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京：清华大学出版社，2001.

[2]崔坚.西门子工业网络通信指南[M].北京：机械工业出版社，2005.

[3]李永东.交流电机数字控制系统[M].北京：机械工业出版社，2002.

[4]吴忠智，吴加林.中（高）压大功率变频器应用手册[M].北京：机械工业出版社，2003.

作者简介：林红（1966—），女，江苏南京人，大学本科，高级工程师，研究方向：机械维修。