施耐德PLC和变频器在马钢新区加料行车上的应用.pdf

2 0 1 1 年第 3 期 总 第 1 4 5期 冶 金 动 力 ME T A I I ．U R G I C A L P WE R 8 5 施耐德 P L C和变频器在马钢新区加料行车上的应用 孙博 马鞍山钢铁股份有限公司第四钢轧总厂， 安徽马鞍山2 4 3 0 0 0 【 摘 要】 介绍了马钢新区第四钢轧总厂炼钢加料 l l 0 l l 0 T行车上施耐德 P r e m i u m型 P L C 和 A 1 V 7 1 变频 器的硬件配置、 目 前使用情况 ， 并对出现的一些故障进行了分析 ， 提出了改进措施。 【 关键词】 施耐德； 可编程控制器； 变频器； 行车 【 中图分类号】1 P 2 7 【 文献标识码】B 【 文章编号】 1 0 0 6 6 7 6 4 2 0 1 1 0 3 0 0 8 5 0 2 Ap p l i c a t i o n o f S c h n e i d e r P LC a n d F r e q u e n c y Co n v e r t e r i n Br i d g e Cr a n e f o r Ch a r g i n g S UN B 0 No ． 4 S t e e l Ma k i n g a n d R o l l i n g‰Ma a n s h a n I r o n＆ S t e e l C o ． ， 砬，Ma a n s h a n , An h u i 2 4 3 0 0 0 , 【 Ab s t r a c t 】T h e h a r d w a r e c o n f i g u r a t i o n o f P r e mi u m t y p e P L C a n d A Ⅳ 7 1 f r e q u e n c y c o n v e r t e r o f 1 1 0 1 1 0 T b r i d g e c r a n e f o r c h a r g i n g for s t e e l ma k i n g o f t h e n e w l y - b u i l t a r e a o f t h e No ． 4 S t e e l Ma k i n g a n d Ro l l i n g P l a n t o f Ma a n s h a n I r o n S t e e l C o ． ．L t d a n d t h e c u r r e n t u s e s t a t e a r e p r e s e n t e d ．S o me f a i l u r e s a r e a n a l y z e d a n d the i mp r o v i n g me a s u r e s are g i v e n ． 【 Ke y wo r d s 】S c h n e i d e r ； p r o g r a m ma b l e c o n t r o l l e r ； f r e q u e n c y c o n v e r t e r ；b r i d g e c r a n e 1 行车电气控制系统简介 马钢四钢轧总厂炼钢、 连铸、 热轧和冷轧 4个 区域共有 5 6台行车 桥式起重机 装有施耐德 P r e m i u m型 P L C控制的 A Ⅳ7 1 变频器调速系统， 其中 1 1 0 1 1 0 t 2 1 ．4 m 行车是在炼钢加料跨中吊运废钢 料槽并将废钢兑人转炉内。 行车起升和运行机构均采用交流变频调速系 统， 调速比 1 1 0 ， 采用公用母线 I G B T能量反馈控制 方式。综合控制、 综合监测采用可编程控制器， 控制 各机构装置，各机构做为子站与 P L C通讯， 控制采用 数字量方式。 各机构主要故障在司机室显示。 I ／ O点 有 2 0 ％余量， C P U工作能力用到≤7 O ％。控制系统 采用 P L C集中一 分布式结构。P L C通过通讯直接读 取现场检测元件及驱动系统内部的信息， 用信号灯 进行各机构工作状态显示、 报警显示。 P L C预留数据 通讯接口．用于以后上位机的连接。 系统为多级集散控制系统， 基本结构框图如图 1 所示。 无线接口 自备 I P L C I ‘ 。 一 图 1 基本框架图 2 P L C的基本配置 施耐德 P r e m iu m型 P L C属于中型 P L C ． I ／ O扩展 能力 有 2 0 4 8 Y O s ，采用了F I P I O N e t 开放式的现场 总线来实现 P L C与变频器之间的通讯。HP I O N e t 为开放式现场总线网络， 使用双绞线介质， 符合 F I P I O N e t 总线标准的国内外各生产厂商的机器均可 连接， 其结构简单、 即插即用、 调试方便． 电器舱内安装主站，地址设为 0 ，安装电源模 块， C P U模块 ， 输入输出模块。驾驶室安装从站， 地 址设为 1 ， 安装电源模块， 输入输出模块。均与程序 冶 金 动 力 MEr AI ．I ．UR GI C AL H 2 0 1 1 年第3 期 总 第 1 4 5期 硬件组态一致。 主站机架末端安装终端电阻 A， 另一 端用扩展电缆与从站联接 ， 从站机架末端安装终端 电阻 B 。F I P I O N e t 网络起始端插入 C P U模块 的 F I P I O N e t 端口中 F I P I O N e t 插头内部安装 1 5 0 欧 姆终端电阻 ， F I P I O N e t 网络插头依次插入变频器 通讯卡中的F I P I O N e t 端口 通讯卡上的拨码开关 要设置的与程序硬件组态一致，主起升变频器设置 为 0 0 0 0 0 0 0 1 ， 副起升变频器设置为 0 0 0 0 0 1 0 0 ， 大车 变频 器设 置 为 0 0 0 0 0 0 1 1 ，小 车 变 频器设 置为 o I 0 o O 0 1 0。 F I P I O N e t 网络终端插头内部亦须安装 1 5 0 欧 姆终端电阻。在和变频器通讯时利用 P r e m i u m的变 量表内已自 动分配好固定的映射区域来读写相关命 令， 即通过读变频器状态字， 写控制字和给定字来控 制变频器。如％Q W＼ 0 A ． 2 B ． I C ＼ 0 ． 0 ～ 0 ． 0 7所示 其中A是槽号； B是从站号， C是第几个字，在本例 中可看见是写入 A O 主站 0 号槽即C P U模块 ，B 2 f C P U F I P I O N e t 总线上第 2 个子站， C是第 1 个 字的 O ．0 0 ．0 7 位， 。 在组合模式选为 I O模式时， 输出 字的头两个默认为控制字和速度给定，输入字的头 两个默认为状态字和输出频率，其余均可用户自 定 义，字的每一位所代表的功能均可在变频器菜单里 自 定义。 3 A T V 7 1变频器的简单介绍及相关配置 A T v 7 1 集成了强大的专业应用功能， 以满足不 同电机控制的需要可以提供标配的图形显示终端。 并提供多种类型的通讯协议， 其中 M o d b u s和 C A N o p e n 协议是内置的。多种选件卡可以扩展输入一 输 出端子或增强编程能力， 以适应复杂应用的需要 加料 1 1 0 1 1 0 T使用了 P r e m i u m型 P L C控制的 A Ⅳ7 1 变频器调速系统， 通过长时间使用体现了变 频器的优越之处， 主要有节能， 减轻了减速机的磨损 平滑的加减速曲线 ， 大大提高了使用的舒适性 加 减速时间可调 ， 提高作业率和行车定位精度 各档 速可根据要求调整 ， 功能扩展方便， 变频器自我保 护及故障时自 诊断能力强。 4 调试 问题分 析及改进 该系统在最初安装调试阶段由于对 E M C认识 不足， 暴露了一些问题。 变频器采用正弦脉宽调制的 工作方式，这样的脉冲调制形式使得变频器运行时 在电源侧产生高次谐波电流， 并造成电压波形畸变， 污染了电源降低了功率因素对电源系统产生严重影 响。同时出线侧产生的电磁辐射干扰较大对别的电 器如编码器等产生影响导致故障的发生而且在变频 器的输出电压中， 含有高频尖峰浪涌电压。 这些高次 谐波冲击电压将会降低电动机绕组的绝缘强度。后 来在保证电流波形满足电机调速要求的基础上适当 降低 R G B T的开关频率以减少高次谐波。同时在保 证满足行车运行的基础上相应地缩短拖缆长度， 减 少了空间电磁辐射 ，节约电缆并减少了电缆上产生 的高频耦合损耗提高电机电压，降低了变频器报电 机接地故障的几率。从而使问题得到了解决。 5 结束语 以上对 1 1 0 1 1 0 T行车上应用施耐德 r e m iu m 型 P L C控制的 A Ⅳ7 1 变频器调速系统的情况进行 了简单分析和介绍。由于马钢新区行车上是第一次 在国内大规模使用施耐德变频器，在调试和生产中 遇到了不少未曾遇见的故障现象， 例如网络故障， 制 动命令和欠压故障等。通过结合现场实际修改参数 和 P L C程序等方法逐渐减少了故障次数， 保障了行 车的正常生产 。 收修改稿 日 期 2 0 1 1 - 0 2 2 O 作者简介 孙博 1 9 8 1 一 男， 2 0 0 5 年毕业于安徽工业大学计算机科 学与技术专业 ， 工学学士 。 助理工程师 。 现从事电气设 备维护工作。 上接第 8 4页 自动控制比较、 运算， 进而更为精 确的控制加药量，减少了用药量的同时降低了职工 的劳动强度， 有效的保障了生产的安全稳定运行。 总之， 加药和采集系统的自动化改造是必要的， 它必将对保障生产的安全运行，同时减轻工人的劳 动强度起到很大的作用。 5 结束语 锅炉给水 自动加药控制系统采用由工业控制计 算、 P L C和检测仪表构成的二级监控系统， 实现了对 在线 P H仪、 电导率表和水温表等仪表的动态显示 ， 完成了对配药、 加药系统的实时控制， 克服了手动间 歇控制系统的短处， 具有良好简单的操作界面， 控制 安全可靠， 是工业控制计算机与 P L C相结合完成化 工过程控制的一项有益尝试。其设计思想不仅适合 于锅炉给水控制， 在废水站配药、 软水站配置饱和食 盐水以及加药控制系统也有应用价值。 收稿 日期 2 0 1 0 1 2 2 1 作者简介 周锡1 1 9 8 0 一 ， 男， 助理工程师， 现从事机械技术管理 工作 。