资源描述：
大高炉 A V 8 0 1 5电动轴流风机控制系统概述 热电厂 周小力胡正平 1 前言 2 ． 12 1 仪控部分 日 IJ 面 仪控鄙分 大高炉 A V 8 01 5电动轴流风机是 2 2 0 0 m 。 高炉配套设备， 由武钢设计院设计， M A N公司负责技术成套。除油站外， 都为世 界知名企业的产品， 主体设备是 M A N公司的 静叶可调式轴流压缩机、 R E N K公司的增速 箱、 西门子公司的同步电机， 控制系统选用S I E M E N S 公司生产的P L C及传动设备， 分以下 两个部分。 仪控部分。 仪控部分主要由S I E M E N S S 7 4 0 0 4 1 7 H 冗余系统组成， 采用E T 2 0 0 下挂s 7 3 0 0 扩展 的方式， 实现鼓风机部分参数的测量， 静叶控 制以及与各系统数据通讯； T u r b o l o g D S P防喘 振控制器， 负责风机防喘振控制， 防喘阀选用 F i s h e r 公司的气关式阀； 本特利B e n d y 3 5 0 0 振 动测量装置负责电机、 齿轮箱、 鼓风机振动、 轴 位移参数的测量， 并将信号通过M o d b u s 4 2 2以 及I ／ ／ O硬接线方式送s 7 4 0 0 。 b ． 传动部分。 电控部分主要由S I E M E N S s 7 3 0 0 3 1 5 一 D P系统组成， 带C P M1 通讯卡， 通过C I Y 3 4 1 与s 7 4 0 0 通讯， 其他的采用P r o f b u s D P与 S I M A D Y N D电机闭环控制器、 S I M O T R A S H D电机励磁控制装置通讯， 负责主电机轴瓦 温度、 定子线圈温度、 漏油检测等主电机参数 的测量以 及 l O k V油开关切换操作及反馈； S I ． M A D Y N D负责升压变、 降压变等相关参数 的检测， 变频电机软启动， 开环闭环控制， 同步 信号发出； S I M O T R A S H D励磁系统负责电机 励磁控制。 2 系统组成 4 0 该工程由 西安某公司成套， 有三个主体部 分， 分别是 s 7 4 0 0 冗余结构， 扩展 I ／ O ， I ／ O 点没有冗余， 用来完成鼓风机的数据采集与静 叶控制， 扩展 I ／ O上安装了两块 C P 3 4 1 卡， 用 来接收主电机控制柜S 7 3 0 0的数据与本特 利B e n d y 3 5 0 0 的轴振动、 轴位移以及齿轮箱温 度等数据； T u r b o l o g D S P防喘振控制器， 控制 两个 F i s h e r 公司的防喘振阀。 2 ． 1 ． 1 S I E M E N S s 7 4 0 0系 统 2 ． 1 ． 1 ． 1 主要检测内容 润滑油系统检测； 动力油系统检测； 进风， 出风、 气动阀工作气源的系统检测； 各类阀门、 电机状态及高炉联络信号的显 不 风机本体系统参数检测； 冷却水系统参数检测； 3 5 k V开关柜工作状态和工作电压、 电流 检测； 系统间的联络信号。 2 ． 1 ． 1 ． 2 控制项目 鼓风机静叶控制； 油泵启、 停及联锁； 顶升油泵， 盘车油泵联锁； 风机启动条件及停机联锁； 送风阀、 隔离阀开合及联锁。 2 ． 1 ． 1 ． 3 D C S系 统构成 D C S 系统构成见表1 。 2 ． 1 ． 1 ． 4 主要应用 静叶控制系统以定流量控制为例， 控制逻 辑如图1 。 2 ． 1 ． 2 B e n d y 3 5 0 0检测系统 维普资讯 2 ． 1 ． 2 ． 1 硬件结构 硬件结构见表2 。 表 1 2 ． 1 ． 2 ． 2 检测点分布 a ． 主电机轴振动4点 b ． 齿轮箱轴振动4点 c ． 压缩机轴振动 4 点 d ． 齿轮箱， 压缩机位移 2 点 e ． 齿轮箱轴瓦温检测 6 点 ￡压缩机轴瓦温检测 4 点 g ． 压缩机转速测量 1 点 h ． 压缩机转速4 2 0 m A 输出 1 点 i ． 轴振动、 位移、 温度报警开关量输出 3 点 j ． 轴位移过大联锁停机开关量输出 1 点 图 1 2 ． 1 ． 3 T u r b o l o g D S P防喘振控制器 包含以 下两个部分 a ． 1 个 1 9 槽机架 3 H E ／ 8 4 T E b ． 1个 C o m p a c t ／ M 3 ， 它 由运 算 速 率 5 0 M H z 的A r c n e t 控制器、 电源卡以及数据采 集输出卡组成。 表2 具备如下I ／ O能力 A I模拟量输入 4 ～ 2 0 m A 8 点1 块 A O 模拟量输出 4 ～ 2 0 m A 4 点1 块 D I数字量输入 隔离 8 点1 块 D O 数字量输出 隔离 8 点1 块 有表3中参数进入防喘振控制器参与了 防喘振控制。 表3 所有数字量输入、 输出都能在T u r b o l o g D S P 面板对应位置的发光二极管上看出工作 状态。对应位置如表4 。 表4 2 ． 2 传动部分 该工程由西门子公司成套， 由S I E M E N S s 7 3 0 0 C P U 3 1 5 一 D P系统， S I M A D Y N D电 机闭环控制、 S I M O T R A S H D电机励磁控制装 4l 维普资讯 置组成。 2 ． 2 ． 1 S I E M E N S S 7 3 0 0系统 2 ． 2 ． I ． I 主要检测内容 电机定子线圈温度检测； 柜内各开关状态 检测， 温度检测； S I I 、 S 1 2开关检测； 1 0 k V的 B B 、 O B 、 I B 传动机构位置反馈； 主电机相关参 数检测； 1 0 k V的B B 、 O B 、 I B各开关反馈； 励磁 相关参数检测； 系统问的 联络信号。 2 ． 2 ． 1 ． 2 控制项目 主接触器操作； S I M O T R A S 操作； 加热器 启动； 紧急停机复位； 1 0 k V的B B 、 O B 、 I B操 作； 主电机状态信号送出 送 D C S ； 报警送 出。 2 ． 2 ． 1 ． 3 S 7 3 0 0 系统构成 S 7 3 0 0 系统构成如表5 。 表5 2 ． 2 ． 2 S I M A D Y N D全数字式电机闭环控制 器及编码器装置 2 ． 2 ． 2 ． 1 S I M A D Y N D控制器概述 S IMA D Y N D控制器成功用于国内外多 套大型可控硅交、 直流调整系统。 控制器由机 箱和模件组成， 用户可根据不同的 控制要求灵 活选相应的模件来构成相应的控制系统。开 发软件 【 y 7 一 S Y S 为 S T E P 7 ／ C F C ／ S F C的扩展 组态软件， 可提供大量而丰富的功能块， 用以 完成I ／ O检测、 逻辑控制、 数字运算、 开／ 闭环 调节、 系统诊断等功能， 早期的组态软件为 S T R U C G ， 运行在 S C O U N IX环境下。 机架。 机架是S I M A D Y N D的硬件基础， 用于 插装各种模板， 提供L和c两个内部通讯总 线 六槽以下只提供 L内部通讯总线 ， 以实 现模板之间的内部通讯， 机架可向模件供电， 4 2 共有六槽、 十二槽、 二十四槽三种机架可供选 择。本系统采用一套S R 2 4 ． 2 二十四槽机架。 b ．处理器板 C P U 。 处理器板是S I M A D Y N D中最重要的硬 件， 用于全部系统软件及应用软件的存储和运 算， 依据处理器板所使用的微处理器的不同， 处理器板可分为三大类， 即6 4 、 3 2 、 l 6 位处理 器板。目 前， 6 4 处理器板主要有 P M 6 、 3 2 位处 理器板主要有 P M 5 ， 1 6位处理器板主要有 P M 1 6 ， 在一个机箱中， 只要插槽位置足够使 用， 最多可同时插入8 块处理器板， 3 2 位处理 器板可与l 6 位处理器板在同一机箱内混合使 用， 每一种处理板自带接口， 可选装输入输出 板卡。 本系统机箱内插 P M l 6 C P U两块， 该 C P U为 l 6 位处理器板， 可完成开／ 闭环控制、 各种运算， 与功率单元连接构成可控硅控制系 统， 内存容量1 2 8 K R A M， 用于存放实时数据， 可插M S 4 1 5 1 2 K E P R O M存储器子模块， 用于 存放用户程序； 板上带有R S 一 4 8 5串行接口； 有与外围连接的I ／ 0接口， 可接数字量输 输出、 模拟量输入／ 输出和脉冲译码信号， 板上 带有复位按钮。 C ． 输 输出板。 输入输出板用于过程信号及监测信号的 输入或输出， 与外部的继电器和执行机构等相 连， 目 前， 主要的输入输出板有 E M 1 1 、 E A 1 2 、 E B 1 1 、 I T 4 1 及I T D C可供选用。本系统选用。 本系统选用E A 1 2 模拟量输出模板二块， E B 1 1 数字量输入／ 输出 模板一块。 d ． 通讯板。 通讯板用于S I M A D Y N D与其它设备或 系统的通讯， 以及其它S I M A D Y N D系统之 间的通讯， 通讯协议有 U S S 、 S I N E C U D K [ 2 一 F M S 及S I N E C H I 。S I M A D Y N D在上述通 讯网中既可作为主站， 又可作为从站使用， 目 前主要的通讯板有 C S 1 2 、 C S 1 3 、 C S 1 4 、 C S 2 2 、 C S H 1 1 及C S 7 可供选用， 如使用C S 7 通讯板， 一 定要附加通讯子板， 目 前， 共有三种子板可 维普资讯 供选用 s 4 、 S S 5 、 S S 5 2 0 ， 本系统选用C S 7 通讯 处理板， C S 7 通讯板内装 S S 4通讯子板三块； 两块S S 4 通讯子板用于连接O P I 操作面板、 s 7 3 0 0 ， 另一块接编程器。 e ． O P I 操作面板。 自 带8 0 3 1 微处理器， 6 4 k R A M； X 2 串口 1 _ I Y协议； X 3 八路数字量输入； X 4 八路数字 量输出。用于观察系统运行参数， 设置系统的 时间， 选择操作方法。 f ． D 7 一 S Y S 软件。 D 7一 S Y S为 S T E P 7 ／ C F C ／ S F C的扩展组 态软件， 可提供大量而丰富的功能块， 用以完 成I ／ O检测、 逻辑控制、 数字运算、 开／ 闭环调 节、 系统诊断等功能， 用于T 4 0 0 、 F M 4 5 8 、 S I M A ． 务。 2 ． 2 ． 2 ． 2 S I M A D Y N D交一交变频主传动控 制系统硬件配置 S I M A D Y N D交一交变频主传动控制系 统硬件配置如表6 。 表 6 D Y N D 、 S I M A T I C T D C组态控制和控制任 具体插槽模件安装图， 图2 所示。 ．B I t ． P 1 ． Ⅱ “ ． _ ● k『 】 n 0 1 t ． ． 卫l E e 1 0 1 1 曩t I IM | 曩t 1 I i t l ■t 曩t l 1 I 1 曩 t I t t t 曩t 1 t 7 t 啊1 1 1 1 1 I I I 瑚■‘2 ．1 0 4 2 ■1 ． ． 1 ‘ ，I ■t ． 1 1 丑■ t ． ● 1 ， l I I I ． I I I I I I I I I ． 1 一 圄 ● ● [ 国 口 llgll [ 口 H l 口 『 _ ■●■ ■●Hi 忡 ■- ●●■ ■●I 缝 日 国 I■_i _ ■ ■■■ ilIU I_ ● ■- ●● 国 -- ●●● ■● _ I 国 口 - ●1．n ●- ● ●●● ■一 目 日 } 日 日 昌 目 口 日 [ 日 目 目 口 臼 日 日 目 日 。 n 匿 ● l ● ] ] 口 口 缝 口 口 |- 曰 日 四 目 口 口 。 。后 目 ● ， o 2 ． 2 ． 2 ． 3 编码器装置 S I MO V E R T 是主电机驱动装置的编码器模件， 用于运 动控制， 测量值编码器模件和脉冲编码器， 采 用的调试软件为 S I M O V I S V 5 x x ， 整套装置是 变频调速系统的一个有机部分。 2 ． 2 ． 3 S I M O T R A S H D励磁控制系统 S I MO T R A S H D是西门子的电机滑环速 度控制器、 定子相位角控制器或电 子相位反相 装置。 本系统用于同步电机励磁调节， 操作面板 O P I S 图 2 3 系统间的网络结构和信息流 通过网络可以将分散的带通讯协议的设 备连接起来， 以实现设备之间的数据交换， 在 A V 8 0 1 5 轴流风机中使用了I n d u s E t h e r ． n e t P r o fi b u sD P 、 MP I 、 Mo d b u s R S 4 2 2 DU S T 通讯协议把各设备连接起来， 实现了绝大多 数现场数据的集中显示， 统一操作、 调度等功 能。见图3 。 在网络线段上标注了通讯协议、 主从关 系和信息流方向， 单向的只有读取功能， 双向 ． 4 3 ． 维普资讯 的有读写功能。 图 3 4 系统间的I ／ O信号流 系统间I ／ O信号流如图4 。 系 图 4 B e n t l y 3 5 0 0 送 S 7 4 0 0的信号 压缩机转速 R e a l 4～ 2 0 m A 齿轮箱、 压缩机轴瓦温度高 1 3 0 0 1报警 轴振动高 B o o l报警 轴位移大 B o o l报警 轴位移大大B o o l停机 S 7 4 0 0 送 s 7 3 0 0的信号 主电机启动／ 停止13 0 0 1启动闭合 准备启动 B o o l 直接启动模式 B o o l S 7 3 0 0 送s 7 4 0 0的信号 主电机失步， 正在同步操作 主电机准备启动 ． 主电机加载 主电机报警 主电机跳闸 S 7 3 0 0 与7 U M 6 2 、 S I M O T R A S H D的联 电机保护跳闸输入 电机保护跳闸接触器动作输入 S I M O T R A S 启动输出 4 4 控制系统功能 7 U M 6 2 是电机的保护装置， 它具备下列 保护功能 电机差动保护； 定子接地保护； 过电压保护； 低电压保护； 过载保护； 过流一延时保护； 逆功率保护； 三相电流不平衡保护。 5 实时监控 实时集 中监 控在 O S 1 、 O S 2上 完成， C P 1 6 1 3网卡， 工业以太网接进的方式， 采用 WI N C C上位机软件， 在Wi n d o w s N T环境下运 行。传动部分的部分实时监控数据在 O S 1 、 O S 2 上可以看到， 因S I M A D Y N D传输的是 一 个合成的信号， 故要了解更详细的数据还 需在各自的操作员终端上看， 它们分别是 O P 1 7 、 O P 1 、 O P 1 S 。 实时监控有以下画面 3 5 k V进线柜状态、 主电机参数、 轴系、 压缩机等工艺流程画面； 机组启动、 防喘控制、 静叶控制生产过程 控制画面； 报表一览运行参数显示； 轴系、 防喘控制、 静叶控制等主要参数的 历史趋势； 报警画面、 报表生成及打印。 6 值得深思的运行情况 设备安装调试到投运短短一个月已连续 发生两次停机事故， 一次拒绝启动的故障， 究 其原因是设备质量、 设备安装、 设计， 还有维 护人员对设备不够熟悉以及一些设计不合理 尚须整改的方面。 可以说如果s 7 3 0 0 C P U损坏、 O P I 7也 有毛病， 则随设备的组态软件没有订货， 应用 软件供给的合法渠道没有取得， S I M A D Y N D也面临同样的问题。故障发生后只能通知 承包商处理， 时间将会很长， 支付的费用也不 少， 带来的间接损失会更大。 维普资讯
展开阅读全文
