粗軋輥道變頻控制優(yōu)化研究()

1、匯報(bào)人：匯報(bào)人：XXXXXXX有限公司粗軋機(jī)間輥道變頻粗軋機(jī)間輥道變頻控制優(yōu)化研究控制優(yōu)化研究目目 錄錄選題理由國內(nèi)外變頻技術(shù)的發(fā)展及評估方案設(shè)計(jì)和試驗(yàn)過程、分析分析及結(jié)論一、選題理由一、選題理由存在的存在的問題問題目前軋線目前軋線布置的現(xiàn)布置的現(xiàn)實(shí)情況實(shí)情況選題理由選題理由改后預(yù)改后預(yù)期效果期效果目前軋線布置的現(xiàn)實(shí)情況目前軋線布置的現(xiàn)實(shí)情況1.11.1軋鋼分公司的全連軋生產(chǎn)線在建時(shí)，由于考慮軋制優(yōu)鋼需要單根軋制單根上冷床，軋件需要在開坯后進(jìn)行切斷，因此軋線就形成了現(xiàn)有的前4臺(tái)軋機(jī)與后面的連軋線形成脫頭軋制關(guān)系，粗軋與中軋之間，即4架與4架之間存在一條約23米長的兩組粗軋機(jī)間輥道，由于未形成真

2、正的連軋關(guān)系，因此該輥道的順利運(yùn)行與否是保證整個(gè)軋線順暢的關(guān)鍵。目前機(jī)間輥道存在的問題目前機(jī)間輥道存在的問題預(yù)期效果預(yù)期效果1. 二、二、國內(nèi)外變頻技術(shù)的國內(nèi)外變頻技術(shù)的發(fā)展及評估發(fā)展及評估Page 7 7Page 7國內(nèi)外變頻器主要品牌：日韓系列：三菱、富士、松下、日立、安川、LG、等； 歐美系列：瑞士ABB、德國西門子、丹麥丹佛斯、美國愛默生等；臺(tái)灣系列：臺(tái)達(dá)、愛德利、東元、普傳； 國產(chǎn)系列：深圳英威騰、成都希望森蘭、北京利德華福、成都日立、煙臺(tái)惠豐、深圳科姆龍等國際變頻器行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀：國內(nèi)變頻器市場是以外資品牌的進(jìn)入而發(fā)端，直到2000年前后還占據(jù)著90%左右的市場份額。目前活躍在我國市

3、場上的國產(chǎn)品牌占70%左右，但是市場份額僅占20%-25%，雖然內(nèi)資品牌的市場份額在快速擴(kuò)大，但大部分市場仍被十余個(gè)歐美品牌和日本品牌所占據(jù)。歐美品牌變頻器增長迅速。歐美公司進(jìn)入我國市場比較晚，但產(chǎn)品檔次比較高、容量大，價(jià)格也比較高，其市場占有情況上升很快。國產(chǎn)品牌與外資品牌的技術(shù)差異：我國變頻器配套產(chǎn)業(yè)的實(shí)力相對較弱，總體上看國產(chǎn)品牌無論在技術(shù)、加工制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等方面還是在資金實(shí)力方面，都與國外品牌存在差距，特別是與西門子、ABB兩大巨頭相比差距更加明顯。 近幾年國內(nèi)軋鋼行業(yè)變頻輥道普及速度加快，大量技術(shù)先進(jìn)的變頻器被應(yīng)用到輥道調(diào)速中，軋鋼分公司通過對安寧永昌鋼鐵有限公司、昆明鋼鐵集團(tuán)有限

4、公司、玉溪新興鋼鐵有限公司的棒材生產(chǎn)線進(jìn)行考察后發(fā)現(xiàn)，以上公司加熱、軋鋼區(qū)所有輥道全部采用變頻調(diào)速控制，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，故障率極低。評估三、三、方案設(shè)計(jì)和試驗(yàn)過程、分析方案設(shè)計(jì)和試驗(yàn)過程、分析方案設(shè)計(jì)試驗(yàn)過程分析討論三三軋鋼分公司粗軋機(jī)間輥道主要由22臺(tái)普通2.4KW電機(jī)及相關(guān)輥?zhàn)咏M成，位于軋制線4V軋機(jī)和5H軋機(jī)之間，共分為兩組，分別命名為粗軋機(jī)間輥道一組（靠近4V）和粗軋機(jī)間輥道二組（靠近5H）。該輥道主要擔(dān)負(fù)著將軋件從粗軋運(yùn)送進(jìn)中軋的至關(guān)重要的任務(wù)。一旦輥道出現(xiàn)故障，將嚴(yán)重影響軋制節(jié)奏。原粗軋機(jī)間輥道電機(jī)電氣控制系統(tǒng)主要由一個(gè)接觸器配電柜、一個(gè)現(xiàn)場操作箱、兩個(gè)現(xiàn)場開關(guān)配電箱、主控室操作臺(tái)相

5、關(guān)控制開關(guān)及運(yùn)行信號(hào)燈組成。當(dāng)主控室操作臺(tái)“粗軋一、二組開關(guān)”打到允許時(shí)，現(xiàn)場可以操作粗軋一、二組輥道正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)時(shí)不受主控室控制。正、反轉(zhuǎn)均通過控制接觸器吸合來控制現(xiàn)場電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。兩組輥道同時(shí)運(yùn)行時(shí)，主控室操作臺(tái)上指示燈亮。只有一組輥道運(yùn)行時(shí)，指示燈呈閃爍狀態(tài)。提醒相關(guān)人員進(jìn)行處理。方案設(shè)計(jì)原理分析方案設(shè)計(jì)原因分析 原電氣控制系統(tǒng)采用較簡單、傳統(tǒng)的接觸器控制，只能給電機(jī)提供單一的額定電壓，所以電機(jī)只能在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。達(dá)不到工藝上提出的頻繁變速的要求，致使電機(jī)輥?zhàn)佣鄶?shù)情況下處于較嚴(yán)重的磨損狀態(tài)。不僅備件損壞較快，而且故障頻繁，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。所以粗軋機(jī)間輥道電機(jī)必須采用較先進(jìn)的變頻器

6、控制。通過對目前各類先進(jìn)變頻器進(jìn)行比較，選用了國際上較先進(jìn)的西門子變頻器G120系列，由于西門子產(chǎn)品穩(wěn)定性好，性價(jià)比高，技術(shù)較成熟，加之軋鋼分公司運(yùn)用西門子變頻器Micromaster440系列已有了近8年歷史，對西門子的編程語言及調(diào)試方法都有了較好程度的掌握，對常見故障處理也有了一定的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，另外由于軋線總體網(wǎng)絡(luò)為西門子400PLC系列，方便該系統(tǒng)能夠快速并入總PROFIBUS-DP網(wǎng)。所以選用西門子產(chǎn)品能夠確保項(xiàng)目的順利實(shí)施。變頻器功率模塊選型：每一組輥道計(jì)算負(fù)荷為：2.411=26.4KW 考慮到現(xiàn)場負(fù)荷較重，易出現(xiàn)卡阻等因素，將功率模塊適當(dāng)增大為37KW。訂貨號(hào)為：6SL3224-0

7、BE33-7UA0。變頻器控制單元選型：CU240E-2DP 訂貨號(hào)為：6SL3244-0BB12-1PA1根據(jù)現(xiàn)場控制要求，變頻柜分為兩地控制，柜門上設(shè)內(nèi)/外控轉(zhuǎn)換開關(guān)。內(nèi)控：主要供維護(hù)人員使用，可進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)、調(diào)試等操作；外控：主要供現(xiàn)場操作人員使用，變頻器及程序調(diào)試好后將開關(guān)打在外控，由400PLC自動(dòng)控制輥道變速運(yùn)行。方案設(shè)計(jì)設(shè)備選型Page 13 主控室主控室winccwincc畫面上設(shè)畫面上設(shè)兩個(gè)速度，需由主控人兩個(gè)速度，需由主控人員根據(jù)當(dāng)班員根據(jù)當(dāng)班4 4、5 5架軋架軋機(jī)速度自行設(shè)定，分別機(jī)速度自行設(shè)定，分別為跟隨為跟隨4V4V軋機(jī)速度軋機(jī)速度n4Vn4V、跟隨、跟隨5H5H軋機(jī)速

8、度軋機(jī)速度n5hn5h。機(jī)。機(jī)1 1實(shí)際速度為粗軋實(shí)際速度為粗軋機(jī)間輥道機(jī)間輥道1 1組實(shí)際速度組實(shí)際速度反饋值，機(jī)反饋值，機(jī)2 2實(shí)際速度實(shí)際速度為粗軋機(jī)間輥道為粗軋機(jī)間輥道2 2組實(shí)組實(shí)際速度反饋值，設(shè)定速際速度反饋值，設(shè)定速度與實(shí)際速度值單位均度與實(shí)際速度值單位均為：米為：米/ /秒。秒。方案設(shè)計(jì)操作界面設(shè)計(jì)Page 14 在充分了解工藝需求的基礎(chǔ)上，變頻器自動(dòng)化程序作如下設(shè)計(jì)：當(dāng)4架開始咬鋼，5架沒有咬鋼時(shí)，粗軋一、二組輥道速度延時(shí)（暫定為2秒）后采用跟隨4V軋機(jī)速度n4V，當(dāng)鋼坯在粗軋輥道上運(yùn)行，4、5架都沒有咬鋼時(shí)，粗軋一、二組輥道速度自動(dòng)以1.02米/秒喂鋼，當(dāng)5架開始咬鋼，4架

9、沒有咬鋼時(shí)，延時(shí)（暫定為3秒）后，一、二組輥道采用跟隨5H軋機(jī)速度n5h、當(dāng)4、5架都處于咬鋼狀態(tài)時(shí)，粗軋一組速度采用n4V，粗軋二組速度采用n5h。 方案設(shè)計(jì)自動(dòng)化程序設(shè)計(jì)試驗(yàn)過程第一階段試驗(yàn)結(jié)果及分析：經(jīng)兩臺(tái)變頻器基本參數(shù)調(diào)試后，通過BOP-2操作面板啟動(dòng)輥道電機(jī)，兩組輥道電機(jī)運(yùn)行正常，通過上升及下降箭頭按鈕可以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升及下降，從而達(dá)到了預(yù)期的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。試驗(yàn)過程：經(jīng)過設(shè)計(jì)圖紙并外委制作變頻調(diào)速控制柜，該項(xiàng)目硬件準(zhǔn)備工作于7月底準(zhǔn)備就緒，7月30日正式進(jìn)入項(xiàng)目實(shí)施。利用原粗軋傳動(dòng)室1#配電柜旁空缺位基礎(chǔ)（8001000），安裝標(biāo)準(zhǔn)變頻控制柜80010002200。 柜體安裝及主回路連

10、線完畢后，進(jìn)入?yún)?shù)調(diào)試工作。課題組按照預(yù)先準(zhǔn)備好的方案，嚴(yán)格進(jìn)行變頻柜的初步調(diào)試：一、電控柜接線查線，確保接線正確：變頻器的輸入和輸出線未接反；制動(dòng)電阻接線正確；輔助24V電源未接錯(cuò)。二、檢查三相進(jìn)線端（進(jìn)線空開下口）和出線端（接電機(jī)端）確認(rèn)無短路，電阻值較合理。三、上電，檢查電源電壓正常：合上控制回路，檢查電壓正常；再合上主回路，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，觀察指示燈及BOP-2操作面板屏幕顯示均正常。四、在BOP操作面板上操作（略）。五、電機(jī)試車（略）。變頻柜安裝、變頻器參數(shù)調(diào)試試驗(yàn)過程第二階段 試驗(yàn)過程：試驗(yàn)過程：硬件組態(tài)方面由于硬件組態(tài)方面由于G120變頻器屬于較新的產(chǎn)品，必須下變頻器屬于較新的產(chǎn)

11、品，必須下載相關(guān)的硬件載相關(guān)的硬件GSD文件，否則文件，否則Step7V5.4軟件無法識(shí)別，根據(jù)購買的變頻器控軟件無法識(shí)別，根據(jù)購買的變頻器控制單元可以查詢到該產(chǎn)品實(shí)際版本為制單元可以查詢到該產(chǎn)品實(shí)際版本為V4.4版，所以下載相關(guān)版，所以下載相關(guān)GSD文件文件G120_CU24x-2_DP_F_V4_4，安裝到工控機(jī)上。，安裝到工控機(jī)上。 在粗軋?jiān)诖周?00PLC硬件組態(tài)的硬件組態(tài)的DP網(wǎng)中插入兩組網(wǎng)中插入兩組G120變頻器，具體報(bào)文類型選變頻器，具體報(bào)文類型選擇標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文擇標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文1（控制字和狀態(tài)字均為（控制字和狀態(tài)字均為2個(gè)），具體網(wǎng)址選擇為個(gè)），具體網(wǎng)址選擇為:粗軋一組輥道粗軋一組輥道11

12、，粗軋二組輥道，粗軋二組輥道12號(hào)（注：不能跟已有網(wǎng)站重復(fù)），操作完畢后點(diǎn)擊保存并且號(hào)（注：不能跟已有網(wǎng)站重復(fù)），操作完畢后點(diǎn)擊保存并且編譯按鈕，最后下載到粗軋編譯按鈕，最后下載到粗軋400PLC中，即完成了變頻器的硬件組態(tài)工作。組中，即完成了變頻器的硬件組態(tài)工作。組態(tài)完畢后的具體網(wǎng)絡(luò)圖見下圖。態(tài)完畢后的具體網(wǎng)絡(luò)圖見下圖。變頻器網(wǎng)絡(luò)連接、硬件組態(tài)經(jīng)過變頻器的硬件組態(tài)后必須將變頻器的實(shí)際DP網(wǎng)址設(shè)定和硬件組態(tài)上保持一致，G120變頻器的網(wǎng)址設(shè)定有兩種方法：1、通過DIP撥碼開關(guān)設(shè)定，DIP撥碼開關(guān)的設(shè)置優(yōu)先于參數(shù)P0918；2、通過參數(shù)P0918設(shè)定，即將撥碼開關(guān)全部撥至OFF狀態(tài)，通過參數(shù)P0

13、918進(jìn)行設(shè)置。課題組經(jīng)討論后決定采用第二種設(shè)定方法。 4.2.2試驗(yàn)結(jié)果及分析：在網(wǎng)絡(luò)連接及硬件組態(tài)完成后，進(jìn)行了監(jiān)控硬件組態(tài)的試驗(yàn)，第一次監(jiān)控的結(jié)果為11、12號(hào)站未連通，工控機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊畫面顯示“”。仔細(xì)檢查各設(shè)置后對硬件組態(tài)部分進(jìn)行了再一次嚴(yán)格的編譯和下載，操作完畢后，故障依舊。經(jīng)課題組討論后將變頻器控制單元進(jìn)行斷電后重新上電運(yùn)行，故障排除。兩臺(tái)變頻器成功并入軋鋼分公司粗軋400PLC網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到了預(yù)期的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。Page 18試驗(yàn)過程：試驗(yàn)過程：粗軋輥道改造的關(guān)鍵技術(shù)問題在于粗軋400PLC程序的編制，擺在課題組面前的有兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：難點(diǎn)一難點(diǎn)二調(diào)速涉及到4架、5架的咬鋼判斷，因原

14、4架軋機(jī)控制程序在粗軋400PLC中，所以咬鋼信號(hào)容易獲取，而5架軋機(jī)程序位于中、精軋400PLC，需要將5架咬鋼信號(hào)從中、精軋PLC傳至粗軋PLC中。由于工藝上的不同要求，粗軋一、二組輥道需根據(jù)4、5架軋機(jī)咬鋼情況隨時(shí)變換速度，所以需要將不同情況下的一、二組輥道速度分別給定后再通過一個(gè)相同的中間變量統(tǒng)一換算成變頻器需要的速度給定。試驗(yàn)過程第三階段變頻調(diào)速程序編制、下載、調(diào)試及Wincc畫面制作Page 19在OB1中正確調(diào)用新編輥道程序FC93正確下載SFB中命名的背景數(shù)據(jù)塊DB81針對調(diào)試中主要程序故障的解決辦法將輥道速度換算為變頻器認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)格式修改語句殘缺等算法錯(cuò)誤試驗(yàn)過程：第三階段試

15、驗(yàn)過程主要是調(diào)試程序的過程，在試驗(yàn)過程中，先后出現(xiàn)了程序功能塊FC93監(jiān)控不上；5架咬鋼信號(hào)無法正確傳送；輥道實(shí)際速度反饋值顯示不正確等多種程序故障，通過課題組集體研究討論，很快找到了故障點(diǎn)。找到程序故障點(diǎn)后，課題組對其進(jìn)行了一一正確處理。經(jīng)處理后程序運(yùn)行完全正常。能夠?qū)崿F(xiàn)粗軋一、二組輥道的所有調(diào)速功能，成功解決了改造前粗軋輥道速度單一的狀況，從而達(dá)到了預(yù)期的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。經(jīng)過2個(gè)月的熱負(fù)荷試運(yùn)行，粗軋一、二組輥道能夠按照程序要求進(jìn)行精確調(diào)速，輥?zhàn)蛹半姍C(jī)損耗大大降低，因輥道損壞導(dǎo)致的故障時(shí)間暫時(shí)沒有出現(xiàn)過，電氣故障率也大大降低。四、結(jié)論及討論四、結(jié)論及討論P(yáng)age 21 粗軋機(jī)間輥道變頻控制優(yōu)化研

16、究成功解決了原粗軋輥道速度單一、電機(jī)及輥?zhàn)訐p耗較快的問題。從目前運(yùn)行情況來看，PLC及變頻器控制精確、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能夠滿足較復(fù)雜的變速要求，對于偶爾出現(xiàn)輥道卡阻的情況，變頻器也能精確報(bào)出F00001過電流等故障而自動(dòng)停機(jī)。課題組將繼續(xù)觀察整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，以便推廣到今后的技術(shù)改造中。討論一Page 22對于程序中延時(shí)時(shí)間、喂鋼速度給定、變頻器中斜坡上升時(shí)間、主控室Wincc畫面中速度給定等具體參數(shù)的精確設(shè)定值，課題組將繼續(xù)予以關(guān)注研究，以便整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)。討論二Page 2323一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月第一階段：項(xiàng)目籌備階段第二階段：圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、修改、硬件準(zhǔn)備階段第三階段：程序設(shè)計(jì)、修改、項(xiàng)目實(shí)施階段熱負(fù)荷試運(yùn)行階段穩(wěn)定運(yùn)行階段2013年P(guān)age 244架軋機(jī)5架軋機(jī)粗軋機(jī)間輥道機(jī)間一組電