SIEMENS 6SE70变频器在钢包车上的应用

1 概况
　 安钢120t精炼炉钢包车变频调速系统采用SIEMENS 6SE70系列装机装柜型变频器控制三相异步电动机。钢包车设有停靠位和工作位。电机正转时钢包车往工作位行走，反转时钢包车往停靠位行走。每个钢包车系统包括2台交流异步电动机和1台SIEMENS 6SE70系列装机装柜型变频器。钢包车控制方式设计为本地操作箱手动控制模式和PLC自动控制模式。电机名牌参数为Pe：30kW，Ue：380V，Ie:59.5A，n:980r/min。
　 钢包车传动控制具体要求是：
　 (1)钢包车速度设计为行走速度和减速速度，行走速度为16m/min，减速速度为5m/min，要求的调速范围比较大。
　 (2)定位精度要求±20mm，而钢包车带负荷运行时惯性大，对钢包车的制动要求比较高。
　 (3)调速系统采用变频器一拖二(2台电机)控制，要求运行稳定、可靠。
2 系统配置
2.1 硬件配置
　 安钢120t精炼炉钢包车传动控制系统采用2套变频柜，分别控制1#钢包车和2#钢包车，每个钢包车均采用双电机驱动。设计将两套变频器连接到同一直流母线上，变频器的整流电路把三相交流电变成直流电向变频电路部分提供直流电源。制动电阻经制动单元连接到直流母线。此设计的优点是：
　 (1)制动电阻可以“消耗”掉因电机制动或突然减速时产生的回馈到直流母线的电能。因为，在制动或突然减速时，异步电动机由于存在机械惯性，处于再生发电状态，机械能转变为电能，经过逆变器的续流二极管回馈到变频器的直流回路中，此时的变频器处于整流状态。这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升，从而对变频器造成损坏。
　 (2)采用能耗制动，对电网无污染，可靠性高。
　 (3)设计简单，成本低。同时制动力强，制动平稳。
　 在变频器控制主回路分别设置了进线断路器、网侧熔断器、网侧接触器、进线电抗器、出线电抗器和断路器。变频器箱内安装有CUVC控制板、CBP2通讯板，用于PLC和变频器的通讯。相应的自动化系统配置SIMATIC PLC S7—400和HMI。
　 钢包车控制系统主回路单线图见图1。
　

2.2 软件配置
　 钢包车变频调速系统装机装柜型变频器调试的软件版本是Drive Monitor 5.3。
　 通过在编程器安装的Drive Monitor 5.3软件，可以对变频器参数进行工厂恢复设置、参数设定及更改、变频器运行跟踪及监视，读取变频器故障值，电机识别等。为了实现远程自动控制，变频器作为从站，通过连接到CBP2通讯板的PROFIBUS—DP总线与上位机PLC实现通讯。
3 SIEMENS 6SE70系列装机装柜型变频器的特点
　 SIEMENS 6SE70系列装机装柜型变频器采用全数字技术矢量控制，功率部分采用IGBT电压源型的交流变频传动装置。它提高了传动装置的速度、精度、可靠性和效率。其完全统一的系统和模块化设计使得其应用简便、运行稳定和成本低廉。
　 该系列变频器具有多种控制方式，分别应用于各种不同的场合。如：水泵、风机等开环控制系统的v/f控制、带增量式编码器等闭环控制系统的n控制等。
4 参数设置
　 安钢钢包车变频调速控制系统采用v/f开环控制，分别对变频器进行订货号、PROFIBUS—DP通讯地址、电机参数设置，功率部分定义，硬件部分和系统设定，端口设置，操作模式设定和通讯设置。
4.1 功率部分设置
　 P060=8：功率部分定义
　 P070=98：变频器订货号
4.2 硬件定义
　 P060=4：电子版定义
　 P918=5：变频器的PROFIBUS地址
4.3 系统设定
　 P060=5：系统设定
　 P068=2：有dv/dt滤波器
　 P071=400：直流母线电压
　 P095=10：国际标准异步电机
　 P100=1：v/f控制
　 P101=380：电机额度电压
　 P102=119：电机额度电流
　 P103=36：电机励磁电流
　 P104=0.84：电机功率因素
　 P107=50：电机额度频率
　 P108=980：电机额度转速
　 P113=558：电机额度转矩
　 P350=119：所有电流量参考值
　 P351=380：所有电压量参考值
　 P352=49：所有频率量参考值
　 P353=980：所有转速量参考值
　 P354=558：所有转矩量参考值
　 P357=2.8：采样时间(ms)
　 P384.2=145：电机负载限制
　 P452=98：电机正转时最大频率或速度(％)
　 P453=98：电机反转时最大频率或速度(％)
4.4 参数设置
　 P060=1：回到参数设置菜单
　 P128=178.5：变频器最大输出电流
　 P462=2：加速时间
　 P463=0：加速时间单位(s)
　 P464=2：减速时间
　 P465=0：减速时间单位(s)
　 对以上所有参数设置完成后，开始对变频器CUVC板的I/O端子进行配置。
4.5 端口设置
　 X101/3端子：1#电机故障，X101/6端子：2#电机故障。
　 参数设置：U221.1=11，U221.2=17，U221.3=1，P575=601。
　 X101/7端子：主接触器故障，X101/8端子：制动单元故障。
　 参数设置：U222.1=19，U222.2=21，U222.3=1，P588=602。
　 X101/4端子：电机抱闸打开。
　 参数设置：P654.1=275，P654.2=275。
　 X101/5端子：电机抱闸确认。
　 参数设置：P612=15。
　 X101/9端子：急停。参数设置：P555=22。
　 为了实现手动模式和自动模式操作，进行以下设置。
4.6 自动模式设置
　 P：590=0：选择BICO数据组，对应控制字的bit30。
　 P554.1=3100：Src启停命令来自CB/TB Wordl bit0。
　 P443.1=3002：速度主给定来自CB／TB Word2。
4.7 手动模式设置
　 P590=1：选择BICO数据组，对应控制字的bit30。
　 P554.2=5：Src启停命令来自PMU。
　 P443.2=58：速度主给定来自PMU。
　 为了实现Driver与PLC之间的通讯，进行以下设置。
4.8 通讯设置
　 P734.1=32 Driver传给PLC的状态字1，即STATUS WORDl。
　 P734.2=24 Driver传给PLC的状态字2，即电机转矩。
　 P734.3=148 Driver传给PLC的状态字3，即速度实际值。
　 P734.4=22 Driver传给PLC的状态字4，即电机输出电流值。
5 结束语
　 安钢120t精炼炉1#、2#钢包车自2005年8月投产以来，采用的SIEMENS 6SE70系列装机装柜型变频器调速控制系统，取得了较高的控制精度，很好地满足了安钢120t精炼炉的工艺要求，至今设备运行稳定，故障率低。