三轧车间热锯变频技术改造.docx

    三轧车间热锯变频技术改造    【Summary】三轧车间原有5台热锯，其启动方式采用软启动器控制，运行方式为工频运行，制动方式为自由停车，自由停车惯性大，停车时间长，一般需半小时左右当遇到换定尺时，如果让其自由停车，换一次定尺用时约40分钟，如果一个班换几次定尺，耽误时间少则需几小时，浪费大量生产时间，严重制约生产节奏为了缩短停车时间，在热锯停机后操作人员采用木板甚至铁棍摩擦锯片，靠增加摩擦力使锯机在短时间内停车，达到快速换定尺目的Keys】设备配置变频器 PLC 通讯方式1.改造内容改造内容包括1台固定锯、4台移动锯、轨道装配、推钢机构、齐头挡板、取样收集装置、锯片更换装置、机载垂直压料、移动辊道底座、固定锯前辊道、水冷系统、稀油润滑系统、液压控制系统、电气控制系2.电气控制系统2.1电气设备技术要求2.1.1系统组成：本套电气控制系统是根据金属锯的工艺特点及要求来设计的，电气配置包括MCC柜、软启动柜、PLC柜、变频器柜、操作台站（包括HMI）和检测执行机构等组成，完成设备的动力分配与自动化控制2.1.2电气硬件配置及基本要求:ØPLC采用西门子S7-1500系列，与原轧线PLC通讯并实现原有功能；Ø控制二次回路采用AC220V隔离电源；Ø所有MCC及PLC的控制电源均需经过隔离变压器隔离。

Ø锯机主电机选用软启动器启动，速度达到一定值时切换至变频控制；Ø根据锯机需要，系统在现场、操作室等设有远程I/O站Ø并配置一台工控机,通过WINCC画面实现参数设定、状态显示、故障监视报警等功能；配电室也配置一台编程器，作为工程师站，安装WINCC画面便于监控，同时安装STEP7等编程软件，便于维护与调试Ø操作开关、指示灯、传感器、电磁阀、气阀电源采用24VDC；Ø控制电源，系统控制电源由隔离变压器提供，PLC输入、输出及控制等所用的24V电源由开关电源分别提供，并保证有足够的容量，模拟量信号经隔离器传输；ØPLC接地端经专用导线接入接地体，保证抗干扰效果良好2.1.3主要配置及描述：1)MCC柜通断总电源，通过断路器和接触器等控制元件，控制各电动机的起动、停止以及保护等设置水泵控制；²MCC柜内需有2只总电源进线框架断路器，采用双电源自动切换形式，确保一路电源故障时自动切换到另一路供电进线设有浪涌保护器进线柜框架断路器采用三极型式，智能型三段式保护和欠压保护功能，且短路容量不小于65KA，柜面分别设置多功能三相电力计量表、分/合闸带灯按钮及故障指示灯²MCC柜采用GCK固定分隔式柜型，75kw及以上的电机均采用软启动控制，小于75KW的电机采用接触器控制，设有断路器、交流接触器、热继电器、继电器，空气开关带辅助触点。

²MCC柜的三相母线和零母线均布置在柜内顶部，接地排布置在柜内底部MCC柜内的主断路器Ics不小于45kA²柜体采用冷轧覆铝锌板，厚度为2.0mm；可手动强制型柜体防护等级为IP3X柜内设有相应的备用控制回路2)软启动柜通过软启动器控制主电机的启动，减少大电机启动时对电网和其它设备产生电压冲击和干扰等3)PLC柜柜内设置西门子S7系列PLC及其输入输出模块等，通过数据交换，实现对全过程的自动控制；所有PLC柜采用仿威图GGD柜体，柜内底部配有接地铜排，模块电源，模板电源和现场设备电源使用独立的稳压电源分开，各配电回路按区域和负荷性质分别设置，不同区域的现场设备必须使用不同的空开，不同性质的负荷空开必须分开24VDC外供检测元件电源采用带指示灯的保险型端子CPU要求为1500系列,以太网卡单独设置配置存储卡直流电源选用西门子SITOP系列4）变频柜采用西门子变频器，控制电机传动速度并进行平滑无级调速，系统通过DP总线或PN与PLC通过数据交换，实现对电机的控制和调节；调速的传动设备采用交流变频调速装置，变频器选用西门子G120系列变频器，变频器配备PROFIBUS-DP或PROFINET通讯适配器，通过PROFIBUS-DP或PROFINET网络连接PLC，从而实现远程控制变频器，网速不低于1.5Mb/s，变频器配BOP控制面板，用于就地操作和监控电机，主回路要求配有自动空气开关、接触器、进/出线电抗器。

²变频器与PLC系统采用PROFINET和硬接线连接；变频器根据工艺要求配有相应容量的制动单元及制动电阻变频器的容量按所控电机的额定功率的1.5倍额定功率进行配置²变频器制动方式:采用电抗制动，此制动方式是一种高效且节能的制动方式，即通过给电机的转子绕组或者定子绕组加一定电抗，使电机的转速变慢电抗制动还可以通过改变电感磁阻或者添加电感器的方式来实现，电抗制动具有节能的优势，减少制动时间，达到快速制动目的，提高设备的工作效率5）操作画面操作画面主要用于显示设备状态和过程量，对部分控制设备进行数据设定和操作主要有以下画面：Ø整体运转监视画面Ø设备工艺流程操作画面Ø设定、操作画面Ø回路显示控制画面Ø过程参数实时和历史趋势画面Ø过程报警画面Ø趋势记录画面Ø水管系统压力Ø历史数据存储Ø控制站根据工艺流程要求优化设置，增加系统可靠性，减少中间环节Ø各系统的运转方式：基本运转方式分为自动、半自动、手动、现场手动四种方式Ø自动方式：根据工艺流程及预先设定的参数，控制设备按程序控制自动完成运转，不需要人工干预Ø半自动方式：设备的运行状态部分需要人工干预部分与其它设备或信号联锁相关的电气设备之间除有满足工艺要求的联锁外，还有必要的安全联锁。

Ø手动方式：完全由人工发出操作指令，PLC进行必要的联锁控制和安全监视该方式主要用于调试、快速操作及事故故障的恢复处理设备的运行状态均需要人工干预除因防止可能导致重大人身伤害和设备损坏事故的误操作所必需的安全联锁外，与其它设备之间解除联锁关系Ø现场手动方式：主要用于现场设备调试、检修 6）电缆配置要求控制电缆采用软电缆，采用耐高温带屏蔽型控制电缆，并留有一定的备用芯非变频动力电缆采用耐高温型，变频动力电缆需采用耐高温变频电缆编码器及比例阀等精密检测电缆采用耐高温计算机电缆3.结束语通过对锯区液压、润滑、设备、水系统等的优化配置，尤其是对电气控制系统采用变频器控制的综合考虑，采用软启动器启动、变频控制运行和电抗制动停机方式相结合，从技术上缩短原有自由模式停车时间，避免在换定尺时人为干预停车，极大地降低作业风险，有效提高生产效率4.Reference（1）马琳.PLC控制系统设计.北京：清华大学出版社，2014.（2）廖常初.PLC编程及应用【M】.北京：机械工业出版社，2003.（3）李鸿儒.西门子系列变频器及其工程应用【M】.北京：机械工业出版社，2013.   -全文完-。