SIEMENS变频器在中厚板生产线中的应用

引言
河北敬业中厚板有限公司3000mm 中厚板生产线设计最终生产6～50×1500～2700×6000～12000mm的中厚钢板120 万吨，生产的产品品种主要有碳素结构钢板、优质碳素结构钢板、低合金结构钢板等。从加热炉受料辊道至冷床输出辊道电机电控装置全部采用SIEMENS 变频器，其中轧机主传动调速系统采用SIMADYN D 交-交变频系统；辅传动辊道调速系统采用SIEMENS 6SE70 系列全数字变频装置；粗轧与精轧压下系统采SIEMENS 6RA70 系列全数字直流装置。
主传动调速系统轧机主传动电动机为交-交变频交流专用同步电动机，采用全数字矢量控制交-交变频调速系统进行控制；交-交变频功率装置为三相无环流可逆式晶闸管变流器，主回路为Y 连接的交流偏置式结构；采用西门子公司SIMADYN D 全数字64 位处理器组成的矢量控制交-交变频数字控制柜。
1.控制系统简介
西门子公司SIMADYN D 采用UNIX 操作系统，安装西门子公司开发的STRUC G 图形化编程软件。该系统采用图形化自由编程、模块化自由配置、多处理器并行工作的实时处理通用数字控制系统，适用于高技术性能要求的大功率闭环电气传动控制。
满足各种复杂的和精确的控制要求，例如在高精度要求的轧机主传动大功率交、直流传动、大功率卷取机传动、飞剪传动、多电机控制、张力控制、水利发电系统、特大功率起动系统、高压直流输电系统、电网动态无功功率补偿系统等领域有广泛应用。
我国于1994 年开始引进该产品，已在轧钢、轧铝、炼铁、矿山卷扬等领域应用几十套，实际运行稳定可靠，性能优越，经济效果显著。
2.系统硬件组成及实现的主要功能。
硬件组成系统硬件设备主要由主机箱和辅助机箱以及接口端子板等组成。主机箱主要由通用微处理器单元、专用微处理器单元及各种辅助单元、接口单元、通讯单元及电源等组成。辅助机箱主要由晶闸管接口单元组成。
接口端子板主要用于直接连接模拟量和开关量I/ O，以及连接码盘信号等。
在所有功率范围中的装置（变频器、逆变器）和系统元件（整流电源、制动单元）都有一个统一的设计和相同的连接系统。它们能以任何方式组合并能并列安装以满足传动系统各种要求。1.整流回馈单元＋公共直流母线＋逆变单元组合控制方式按照容量和工艺，采用整流回馈单元＋公共直流母线＋逆变单元组合的控制方式，从加热炉受料辊道至冷床输出辊道将需调速的电机分为十四个直流母线段：炉区一段、炉区二段、粗轧前、粗轧后、精轧一段至八段、冷床输入、冷床输出整流回馈单元设进线电抗器和自耦变压器。各整流装置进线柜设框架断路器、快速熔断器，逆变单元与直流母线间设置快速熔断器，逆变器输出侧安装出线电抗器。成组传动的辊道设置机旁分配箱，内部设有各电动机的保护开关，实现电动机的过载保护。
2.单独变频器控制方式
根据工艺要求，对于炉区1－6＃ 装钢机、炉区1－6＃ 出钢机、粗轧1－2＃工作辊、粗轧换辊小车、精轧1－2＃ 工作辊、精轧换辊小车采用了单独变频器控制方式，变频器配输出电抗器。通过USS 协议，在炉区1－2＃装钢机、炉区3－4＃ 装钢机、炉区5－6＃ 装钢机、炉区1－2＃ 出钢机、炉区3－4＃ 出钢机、炉区5－6＃出钢机之间实现主从控制，满足了工艺要求。
辅传动非调速系统
粗轧、精轧压下系统采用SIEMENS 6RA70 系列全数字直流装置配国产功率器件，输出配平波电抗器SIEMENS 直流传动系统6RA70 具有性能好，可靠性高，可以满足高动态品质与高调速精度的要求，内部具有灵活丰富的软件功能，可以满足不同控制的要求，并具调速系统最佳控制性能的自动优化功能，还提供了对传动系统完备的监控保护与故障自诊断功能。由于传动侧压下与操作侧压下的联动要求，粗轧、精轧压下同样通过USS协议实现了主从控制。与基础自动化系统间的通讯SIEMENSSIMADYN D 数字控制器6SE70 系列全数字变频装置、6RA70 系列全数字直流装置同时还拥有方便快捷的通讯联网形式，可以同自动化系统联网通讯进行参数的设定和各种信息的交换。粗轧机上、下辊，精轧机上、下辊系统间通光纤通讯方式实现速度分配、速差限制、负荷平衡等工艺功能以及频繁可逆运行的要求。
SIEMENS SIMADYN D 数字控制器通过Profibus_DP 网与自动化系统间进行数据交换。通过加装CBP 通讯板，6SE70 系列全数字变频装置、6RA70 系列全数字直流装置与自动化系统间进行数据交换。
结论
SIEMENS 变频器模块化的硬件、软件使其成为最经济的工业解决办法，具有现场调试、生产维护工作量小，工程人员入手快的特点，它的应用日益广泛。