SINAMICS S120在大型下运皮带机项目中的应用分析

摘 要：本研究针对太钢岚县铁矿项目下运1号主皮带设计要求，经计算、比较、论证，从经济性、先进性角度分析，最终选用了西门子S120系列四象限变频驱动方案。基于此，本文分析了SINAMICS S120在大型下运皮带机项目的应用。

关键词：下运皮带机；S120；功率平衡

中图分类号：TE08 文献标识码：A

1 配置方案

1.1 智能型电源模块SLM

由于皮带在下运工作方式下，电机长时间处于发电状态，采用12脉整流回馈单元可将电机产生的电能全部回馈到电网，过载能力强（图1），而且不会污染电网，有较大的经济效益。

1.2 单轴电机模块

选用绝对值编码器、通过DRIVE-CLIQ接口与电机模块和主控单元之间进行快速数据交换，可实现对皮带启停的精确矢量控制，同时出色的过载能力（图2）缩短了制动时间，有效的降低了事故停车所带来的危害程度。

1.3 控制单元CU320

CU320，它是驱动系统的大脑，负责控制和协调整个驱动系统中的所有模块，完成各轴的电流环、速度环的控制，并且同一块CU320控制的各轴之间能相互交换数据，即任意一根轴能够读取控制单元上其它轴的数据，皮带机上主要用到多轴之间的矢量控制。根据连接I/O模块的数量、轴控制模式、所需的功能以及CF卡的不同，1块CU320通常控制4个矢量轴。

1.4 S120 系统网络的组态

采用西门子S7300系列PLC，使用PROFIBUS DP进行通讯，以下是三台变频器和一个IO从站的组态（图3）。通过主站S7300的网络接口可与DCS进行远程通讯，实现对本站点的远程监控。

1.5 主站与S120各从站的通讯

为了提高系统高效性、稳定性，主站与S120各DP从站数据传输采用通讯方式，同时各电机模块可通过内部DRIVE-CLIQ电缆进行数据交换，进一步提高了通讯效率。

2 先进性分析

2.1 软启动

下运皮带机的启动需要求电机输出足够低的转速，以及一定的过载能力。整流环节先启动后，启动逆变，并给低速，检测到所有电机电流均上升到一定值后（变频器空载稳定电流值加上额定电流值的五分之一），缓慢打开制动器，皮带可缓慢提速。

2.2 软制动

S120变频器可实现1.5倍过载持续60s，主控发出事故停车信号后，控制逆变快速停车，并检测电机转速，如检测到电机转速降到额定转速的3～5%，此时控制制动器上闸，S120变频器和盘式制动器的配合使用实现了软停车，有效的减小了对设备的冲击，延长了设备的使用寿命。

2.3 功率平衡

经过PLC和变频器的高效通讯，实现了多驱动之间的功率平衡，如皮带中部的多点驱动，做转速同步，主电机电流值、转矩值发给其它从属电机；对于尾部、中部驱动，所有电机需要做转速同步，中部位置的多点驱动中主电机的电流、转矩值要发给中部其他从属电机。

2.4 经济效益

S120系列变频可将全部电能回馈到电网，谐波少，无污染。以选用3*800kW变频器为例，实际满负荷工作每小时反馈1600kW电能计算（1600kW*每天工作18小时*每年工作360天），每年可向电网提供无污染电能10368000度。

3 推广应用

随着带式输送机理论研究的发展及其在散状物料输送领域的应用推广和大力发展，在长距离、大运量运输系统设计中常常难以回避下运输送方式，特别是长距离、大运量、较大倾角的下运带式输送机，可较大幅度地减少开采区的巷道工程量，降低基建费用和缩短施工周期，发电运行时还可向电网输电，具有较大的经济效益，是一种极具发展前途的节能设备心。因此迫切需要对下运带式输送机的设计理论和设计方法进行深入研究。选配S120四象限变频器的设计应用，为复杂工况下的大运量下运皮带机的设计奠定了一定基础。

参考文献

[1]安文东.采区下运皮带机设计应用[J].山东煤炭科技，2002：59-60.

[2]四象限变频器技术介绍[J].变频器世界，2006，10：78-79.