西门子标准变频器在烧结配水中的应用

摘要:
    为解决钢铁烧结行业中高能耗、水分波动大、生产中存在的多种问题，提高烧结过程的透气性的稳定性。本文给出了一种应用西门子标准变频器的闭环控制方法，应用该种方法进行控制,实际应用表明，使用这种方法进行流量控制在提高生产效率和提高效益方面发挥了积极的作用。
    关键词：
    西门子 变频器 烧结

    一．引言
   
    由于烧结生产是一个复杂的化学过程，在生产中混合料的水分直接影响烧结过程的透气性，所以对水分控制的重要性是不言而喻的，由于控制中存在多处难点，所以国内的烧结行业在水分控制上成功的闭环控制很少，针对烧结水份的控制这主要难题，根据实际的应用情况采用西门子标准变频器对水流量进行控制，该系统具有控制稳度高，系统运行稳定，配水启动停止等所有操作全自动，维护简单等特点。使用前后对比，烧结配水中避免了出现跑湿料等现象，烧结料的透气性和烧结产量大大增加，有效的减少了燃料的消耗，提高经济效益，同时工人的劳动强度降低，提高了生产效率，在减员增效方面起到了很大的作用。

    二．系统介绍
   
    系统中，工程师站通过PLC对现场进行数据的采集及数据的控制输出到西门子标准变频器；工程师站的数据需要传送到操作员站进行处理及显示；另外操作员站作为配水系统的人机交互界面，所以配水系统的一些参数需要在操作员站进行设置，这样就需要把数据传送给工程师站进行应用，所以需要进行从操作员站到工程师站的数据通讯；对于配料站的数据，物料的总流量及水分值、生石灰的流量值需要传送给工程师站，配料的生产信息需要传送给操作员站，所以综合考虑，配料站把所有的数据传送给操作员站后，操作员站再把要传送给控制站的数据传送过去。

    三．控制系统构成
   
    针对工艺环节结合配料系统实现了完整覆盖整个烧结过程的计算机控制系统。自动配水系统的整体结构图见图一。


    四．运行原理及功能：
   
    针对水分的控制，采用西门子标准变频器进行水分-流量的串级控制：外环控制水分测量值，即根据给定的目标值进行水流量的控制；内环控制的控制对象是加水流量，也就是外环提供流量后根据内环进行变频器的调节。其结构如下图二所示：  

    由于采用西门子标准变频器使控制的过程实现稳态的效果很好，采用前馈控制使系统快速有效地减弱外来扰动（物料流量变化、返矿变化等）的影响，通过设定值跟踪实现手自动无扰动切换，在配水控制器（西门子300PLC）的配合下，混和加水完全实现了自动控制。

    五．变频器的主要调试参数
    参数设置：
          参数  参数值                    意义
          P1000  1       对变频器数字预设定，一般情况不需要手动调节。
          P1040  20     正常设定值 P0003 3 允许调整或设定所有的参数
          P1080  10     最小风扇速度
          P0778  4.00  对应输出频率的4～20mA模拟输出，给工厂过程控制系统。
          P1300 2       平方V/F控制，适用于水泵类负载。
          P0300-P0311 ＊＊＊ 设置电机参数
          P2200 1        PID使能。
    如下的参数保证了在这一应用中的稳定性。
          P2280 0.3 P增益
          P2285 0.06 I增益
          P2271 1
    传感器类型
          P2268 25 0％设定
          P2267 80 100％设定
          P0761 2 定义模拟量输入特性中的死区宽度

    六.应用体会
   
    由实际的使用情况来看，该控制系统的使用情况良好，在使用上实现了完全自动控制，同时在控制的稳度和精度完全满足生产的需要。系统的运行稳定，得到了操作工人的认可，减轻了工人劳动强度，同时也在提高生产效率和提高效益方面发挥了积极的作用，使烧结水分的控制得以明显的提高。

    七.现场应用照片