40吨转炉项目三电系统技术方案书.doc

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1、目 录第一篇 用户配置需求第二篇 自动化系统配置方案第三篇 变频系统配置方案第四篇 转炉本体部分的主要设备的电气控制叙述第五篇 仪控部分方案第六篇 散装料上料系统电气控制叙述第七篇 合金上料和下料系统电气控制叙述第八篇 一次除尘风机房电气控制叙述第九篇 系统硬件、软件选用水平说明及各部分的配置说明第十篇 卖方与设计院的分工界限说明第十一篇 技术资料和提交进度第十二篇 质量保证、技术规范及标准第十三篇 设备安装调试及双方责任第十四篇 技术支持、培训及售后服务附表1：上位机及软件配置明细表附表2：自动化（PLC）配置明细表附表3：MCC配置明细表附图1：系统配置图附图2：倾动原理图附图3：氧枪升降

2、原理图附图4：主从方案原理图附图5：MCC原理图第一篇 用户配置需求一、工艺概述40吨氧气顶吹炼钢转炉。生产工艺主要设备有：转炉本体、转炉倾动、氧枪升降、氧枪横移系统、活动烟罩、汽化冷却、一次除尘（一文、二文、风机房）和煤气回收系统。辅助设备有：散状料上料（从斗地下料仓开始）和散状料下料；合金料上料和合金料下料及钢包车、钢渣车等。还有相关的吹氧、吹氮、氮封、吹氩、水冷、干烯油润滑、气动系统和电气自动化及仪表系统等。二、设备的内容和范围 电气和自动化系统，主要包括上位机、PLC、网络、接口、变频柜、MCC柜、操作台、现场控制箱、UPS电源。仪表系统的一次检查元件、传感器、变送器、执行器等，招标方

3、已备，不在本段招标范围之内。但自动化系统的软件、硬件，要统一考虑仪表系统的内容、点数和功能要求。构成机、电、仪一体化设计。转炉自动化系统控制范围是：从转炉原材料供应（或添加）开始直到出钢溅渣护炉完成为止，实现炼钢生产全过程的基础自动化和设备控制。投标单位责任是：向甲方提供全部电控和自动化成套设备或装置（包括软件），并负责设备设计、系统设计、软件编程、现场调试、技术培训及指导安装。电气和自动化系统应采用现代技术的基础上，按着实用、安全可靠、节约的原则进行设计。系统配置方案的原则应能：1、 满足转炉的各种工艺控制要求；2、 实现新一代电、仪一体化，数据通讯网络及人机操作接口一体化；3、 操作监视集

4、中化，采用HMI操作站，人机界面一体化；4、 具有高稳定性、高可靠性及可操作性，便于维护和扩展。 第二篇 自动化系统基本配置方案第一章 概述本方案是按照炼钢工程40T转炉三电系统招标书的要求，结合我们3E大量的工程经验做出的。本方案中的自动化控制系统采用SIEMENS的S7-400PLC系统，采用集中分布式的网络结构构成满足转炉的全过程的自动化系统，符合现代控制理论要求的标准、开放的控制思想。方案中自动化系统中设两个S7-400（CPU414-2DP）主站，两个S7-300（CPU315-2DP）主站。第一个400站下挂5个远程I/O(ET200M)着重于对炉体本体的控制和数据采集，第二个40

5、0站下挂4个远程I/O侧重于辅助设施；S7-300主站主要用于散装料和除尘机房的控制。主控室设操作站（HMI）5台（其中含一台工程师站）、打印机二台，主要用于转炉本体（互为冗余）、散状料下料、汽化冷却、一次除尘和煤气回收的操作和显示。上料操作室配置1 台操作站，用于散装料上料监控。一次除尘机房配置1 台操作站，用于除尘监控。HMI选用ADVANTANCE工控机。打印机选用EPSON LQ1600K3配置中还选用了西门子STEP7 V5.2及SIEMENS MPI卡作编程器。在系统方案的配置方面突出了以下几点： 充分满足转炉各个系统的过程的工艺控制要求，采用SIEMENS最成熟的、应用最广泛的P

6、LC系统构成容易实施的分布式结构。具有高性能、高可靠性、容易扩展的特点。 网络配置方面，考虑到整个系统的一致性和开放性，采用了二层网络结构：上位机的工业以太网和现场总线的PROFIBUS-DP网。二级自动化网络为保证其开放性和兼容性采用了功能强大的10M/100M以太网，基础自动化网络为保证其可靠性和实时性采用了最广泛的PROFIBUS-DP网络结构。配置上考虑了各个系统之间的通讯要求，各个系统之间采用相同的网络协议，数据传输方便可靠，满足将来系统扩展所需的高通讯量的要求。 元件的选择方面采用了SIEMENS最可靠的、应用最广泛的S7-400和ET200M，具有强大的过程处理模拟量能力以及快速

7、的系统相应能力，同时满足冶金环境的高电磁干扰、粉尘、高温等恶劣的运行环境；各个系统选用的模块型号统一保证互换性。 自动化系统在配置上充分考虑了与传动系统之间的兼容性，远程站和现场通讯层采用统一的PROFIBUS现场总线，传动装置可以上网控制。 系统软件选择了基于WINDOWS2000的上位机监控软件和PLC程序开发软件，采用了与硬件完全一致的SIEMENS监控软件WINCC和编程软件STEP-7，支持中文操作模式，通讯处理和数据处理方面完全兼容。 在系统总体配置上充分考虑了EMS导则的要求。第二章 系统总体配置方案本方案中按照标书的要求对整个系统进行了配置，包括：基础自动化系统、二级自动化系统

8、。总体系统方案的一级自动化（基础自动化）采用了SIEMENS 的S7-400PLC系统作为各个系统的控制核心；二级自动化系统采用以西门子工控机为硬件、SIEMENS WINCC和STEP7作为监控软件和编程软件的上位机系统。第一节：基础自动化系统总体配置：按照标书中对基础自动化系统的要求，SIEMENS S7-400系列是最优的选择。SIEMENS公司最新研制的高性能S7-400 PLC是目前在冶金企业中应用最广泛的PLC系统，高速、坚固、通讯能力强，性能优越可靠；全系列化设计，体现全集成的自动化控制思想的特点。一S7-400的优势主要体现在：1 性能全面，运行速度快：S7-400的各种档次C

9、PU用户根据需求可以获得最佳的控制方案，包括通讯，处理速度、诊断、多重计算等，适合从简单的除尘系统到复杂的连轧系统的不同需要。2 多方面保证可靠性：对于S7-400来说，带电插拔输入输出、密封的模块、无风扇的运行是高可靠性的保证。3 强有力的通讯能力：S7-400的多种通讯功能充分满足与各级设备之间的通讯兼容性，SIEMENS的PROFIBUS现场总线已经从欧洲标准成为了IEC标准，本方案要求的10M工业级以太网是SIEMENS的标准配置； S7-400的PROFIBUS标准是12M。同时内部集成的DP通讯接口，无须另加通讯模块,可以节约硬件成本。4 S7-400的现场PROFIBUS总线使项

10、目的投资最优化：在本方案的配置上我们采用了S7-400+ET200M的总线结构，即主基架和CPU采用S7-400系统，输入、输出模块采用ET200M远程站。这种结构在结合了S7-400的高速可靠性和ET200M的性能可靠和经济实用性。是最优的投资方案。5 丰富的I/O模块：本方案中的ET200型号为ET200M，其I/O模块从DI/DO到AI/AO，有DC24V、AC220V的输入输出，各种模拟量标准信号（4-20Ma）、电偶、电阻信号模块全系列，兼容性、互换性强。6 方便直观的编程语言：SIEMENS的编程软件SIMATIC是面向设计和维护人员的最佳编程工具，不仅有标准的梯形图（LAD）、语

11、句表（STL）还有满足复杂需要的S7-SCL，CFC等高级语言，基于WINDOWS平台的设计，可以使用户在最短的时间内掌握。编程语言中集成了适合我们冶金行业的各种标准功能，这也是我们搞冶金自动化喜欢SIEMENS的原因之一。7 强有力的技术支持：SIEMENS是最早进入中国的外资企业，在中国冶金行业的市场占有率高达70%，其技术服务网络遍布全国，有广泛的熟悉SIEMENS产品的技术人员队伍，无论是最终用户还是系统集成商所遇到的技术问题，可以很方便的从各种渠道得到答案。8 性能价格比高：遍布全国的SIEMENS自动化销售商和透明的价格体系，使用户用最便宜的价格得到高性能产品。二PLC系统的具体配

12、置：根据标书中对PLC硬件的要求和生产工艺的具体要求和3E公司的工程经验，方案中PLC系统模块的选择分成了两部分：1 主基架和CPU：主基架和CPU是PLC系统的核心，担负运算，数据处理和通讯的任务，在选型上主要考虑以下几点：l CPU 的运行速度l DI/DO和AI/AO通道的I/O映像区的容量l 过程调节的闭环回路数l 通讯处理的数据量以及与上位机通讯的回路数量l 内部计数器、定时器、程序块的数量l 内部程序工作内存的容量等根据工艺要求结合我们在相同工程上的应用实践，转炉系统中单台PLC的点数一般不超过1000点，在充分满足上述要求的同时，考虑到系统的经济实用，我们在本方案中采用的CPU型

13、号为：S7 414-2DP技术规格如下：l 执行速度：0.1S/步l I/O映像：数字量：32768；模拟量2048l RAM：384Kl 通讯：支持全局数据通讯、32通道IP地址、PROFIBUS现场总线 速率12MBPS。主基架其他配置：主基架：6ES7 400-1JA01-0AA09槽电源模块：6ES7 407-0DA00-0AA04A通讯模块：6GK1 443-1EX11-0XE0 TCP/IP 和ISO协议2 本方案中所有I/O模块都挂在ET200M远程站上，模块采集的数据通过PROFIBUS-DP总线传给S7-400主机架，主机架上只配置特殊模块。这样有很大优点：l 结构简单、节约

14、成本：本方案中的ET200型号为ET200M，其I/O模块性能完全可靠。l 维护方便：更换ET200站上的模块时，只需将该站的电源关掉，而不影响主机架上CPU的运行。l 型号统一，备件便于管理：ET200M的模块都是通用的。l 我们在所有使用S7-400的项目中都是采用这种配置，实践证明是可靠的。l 这也是SIEMENS最先进的S7-400系统的标准配置。本方案中模块选用在满足标书要求的基础上，充分考虑通用、互换、可靠、经济的原则，具体选型如下：数字量输入模块：6ES7 321-1BL00-0AA0数字量输出模块：6ES7 322-1BL00-0AA0模拟量输入模块：6ES7 331-7KF0

15、2-0AB08通道通用型模拟量输入模块：6ES7 331-7PF00-0AB08通道Pt电阻型模拟量输出模块：6ES7 332-5HD01-0AB04通道通用型3 ET200M其他配置：导 轨： 6ES7 390-1AF30-0AA0 530mm电 源 模 块： 6ES7 307-1BA01-0AA0 AC220V/DC24V IM153接口模块：6ES7 153-1AA02-0XE0总 线 连 接 器：6ES7 972-0BA11-0XA0第二节 二级自动化配置由工业计算机、打印机和相关的监控软件组成的二级计算机是完成操作者对现场设备进行操作、控制、监视的人机对话接口，是本系统的重要组成部分

16、。操作站配有工控机PIV 2.0G CPU、256M内存、80G硬盘，内置3COM网卡与西门子软件以实现网络通信，18TFT显示器等。监控软件为WinCC软件。一 二级自动化系统具备的功能：1 显示工艺过程模拟动态画面，显示过程控制状态、检测信息等。2 故障报警，显示打印及辅助诊断。3 仪表测量值、过程数据的趋势曲线（重要参数记录72小时）记录及显示打印。4 重要的历史数据的记录储存、归档、查询。5 生产过程参数的计算、设定；生产设备的启/停控制。6 PLC系统的编程、动态仿真调试功能等。二 二级自动化系统具有如下的性能：1 运行稳定可靠。2 系统具有广泛的开放性、包括VB、VC、C+等编程功

17、能。3 与下位机及其他自动化系统的兼容性，开放的数据库和可开发性4 用户友好的界面，组态编程简单易学。等等为完成上述功能，满足标书的要求我们的方案中二级自动化系统由西门子工控机和SIEMENS公司的画面监控软件WINCC组成。本方案中选用的WINCC系统是SIEMENS 公司与微软公司共同开发的新一代采用32位软件开发技术开发的工业监控软件。本方案我们选用WINCC的最新版本V5.2，在最优秀的HMI画面软件中是功能最强大的：l 采用现实最先进的软件开发技术、延长软件的生命周期、保护您的投资l 支持流行的客户/服务器的体系结构和INTERNET/INTRANET的浏览器技术l 内置的ODBC/

18、SQL数据库，方便的将生产数据集成到用户的企业管理系统中l 功能强大的标准接口（例如：OLE、ActiveX和OPC），方便的连接第三方软件l 开放的应用程序接口API，WINCC中的数据和系统功能全面开放l 内含SIMATIC 通讯接口，与其他制造商的控制设备的通讯以可选软件的方式提供l 体现SIMATIC全集成的自动化的概念，与PLC软件STEP7紧密结合，缩短项目开发周期l 通过WINCC技术服务中心和WINCC专业技术人员您可以得到更多的帮助l 基于WINDOWS的全中文显示的组态可以使工程人员在最短的实践内掌握最多的实用技巧；操作工操作可以不用懂英文。基于Microsoft的Wind

19、ows 操作系统的SIMATIC WinCC 可以是单用户或多用户系统，又WinCC构成的用户系统中的操作员站在运行过程中能够自动协调（例如对于报警确认）。具有如下功能：l 图形设计器；用于用户可组态的可视化和运行。l 报警登录；按DIN19235标准和规定，采集和归档事件，以及处理配方。l 标志登录；能够实现对测量数据的压缩和文件编制。l 报告设计器；能够实现以用户规定的方式进行时间和事件控制的项目文件编制。l 全局脚本；为用户打开系统，并能够实现为对象配置动作。l 经过DLL通道（ 与产品一起供应式或任选 ）的开放式的通讯功能，WinCC数据管理器和相应的通讯驱动器之间的接口。每个DLL通

20、道也包含控制和通讯系统专用的接口配置，用来定义需要可视化、处理和记录的过程变量。又由于能够在线组态，因而可在测试和起动过程中方便的进行改动。第三节自动化网络的配置：自动化系统中一级自动化与二级计算机之间、一级自动化相互之间的数据传输都要依靠网络手段完成，根据标书的要求，自动化系统要求具有基本的两条网络结构：工业以太网 TCP/IP 10/100Mbit/s现场工业总线 PROFIBUS-DP 最大12Mbit/s1 上位机二级网络方案和特点：整个控制系统是以PLC为核心完成各个单体设备的控制，单体设备的控制系统由设备成套商，根据工艺要求随设备成套。对于整个控制系统来说需要将这些单体设备通过二级

21、网络连成一个统一的系统集中管理和监控，这体现了现代控制理论的集中管理，分布控制的原则。同时，生产和工艺也要求二级自动化系统具有这种功能。我们考虑二级自动化网络应具备：实时性、快速性、兼容性、高度的可靠性以及与生产特点相关的抗干扰性等等。因此，我们采用西门子的工业以太网作为本系统的二级自动化网络，实现上位机与PLC之间的通讯。为保证数据通讯的可靠减少网络结构的复杂性，二级网络提供与各单体PLC的终端接口，将所有单体设备上的PLC都挂在以太网上。这样，在一条网络上能够访问所有PLC的数据，同时，各单体设备之间的连锁和数据传递可以不必通过硬件连线，就能完成实时的数据通讯。在网络的任何一台上位机上都能

22、对任何一台单体设备的运行工艺进行监控。这一点既充分发挥了网络通讯的优势（所有模拟信号都是以数字方式传递，高速、可靠）又能大大节约硬件投资和相关的施工费用。1.1 网络的配置：本方案综合考虑了系统的可靠性和性能价格比，采用了工业双绞线和光缆混合连接配置（具体配置组态请参看图1和选型方案。）：1.2 方案特点:本方案的工业以太网采用工业双绞线和光缆混合连接。传输速度为100M/10M。 工业双绞线ITP标准电缆是四芯,22绞合在一起,每对套在塑料膜内,并用两层塑料包覆的铝箔屏蔽,外部围绕一层由镀锡铜线编织成的屏蔽层,最外面是塑料(PVC)护套。因而具有如下优点:无干扰的数据传输标准化的接地方案可用

23、于10M位/秒和100M位/秒,从而可靠地保护投资成本低,容易安装性能超越ISO/IEC 11801 和 EN 50173 国际电缆接线标准类型5的规定由于车间内的干扰源比较多,所以采用本方案能够更好的解决这些干扰源对通讯和数据传送的干扰。2、 现场工业总线方案和特点：方案中选用SIEMENS的PROFIBUS-DP构成现场工业总线：最彻底和最完善的分布式系统是开放的现场总线，PORFIBUS-DP已形成自动化世界范围的标准，因为它能满足工业控制的一切要求，它符合DIN19245和EN50170标准（前者是德国标准，后者是欧洲标准），对SIEMENS和多达240个生产商的现场设备开放，因而用户

24、有充分的选择余地。PROFIBUS-DP允许的距离可达23KM，能容纳的节点多达125个，它相应快，工作可靠，此外，不仅每个单独的节点均能作为 发送信息，且任一个网点如出现故障，所有节点能正常工作，不受影响。关于本地信号的连接，ET200分布式I/O站是最佳的选择，采用的ET200分布式I/O能节省时间和导线，从而大幅度节省安装费用，分布参数给分布式I/O系统和I/O系统完全相同，只需通过总线的任何点访问整个 ，这会节约启动和服务的费用。基础自动化级的网络采用PROFIBUS-DP构成分布式现场总线，现场信号通过现场的ET200M远程站进行数据采集，通过DP网传给S7-400主站。这种方式的优

25、点如下：l 本网络具有很高的可靠性:在该系统中，PLC主机与上位机之间，PLC主机与ET200之间的数据传递和数据交换都是在网络上完成，是以数字方式进行的，其抗干扰性，实时性都非常出色。在我们完成的十几个类似项目中都直接或间接产生了明显的经济效果。l 减少中间环节,方便直接: 每台CPU挂的L2-DP网能直接深入到现场控制点，通过网线可直接连接传感器、变送器，一次仪表以及交直流传动装置，还可以通过它的分布式I/O ET200，对现场元件进行数据采集和控制。l 维护方便,降低施工费用: 用通讯的方式替代原来的点对点连接，原来复杂的接线被简单的屏蔽双绞线所取代。大大提高运行可靠性，降低安装、维护费

26、用。据我们统计，采用网络方式，可减少3/4的电缆数量。同时由于接线减少，故障点随之大大减少。l 采用通讯方式可减少信号衰减。由于信号在网络上是以数字形式传递的，所以衰减较小、抗干扰能力较强。l 模块化结构，易于维修更换，备品备件通用。l 本网络结构是主机采用S7-400 + ET200M（I/O模块），综合了S7-400和ET200M的优点：S7-400系列属于比较高端的产品，CPU的性能很高，而ET200M上的I/O系列的模块稳定、可靠。所以本项目的配置方案将S7-400CPU的高性能与ET200M的可靠性结合在了一起，这样使整个方案具有最高的性能价格比。好像给一个聪明的人又配上了发达的四肢

27、。PROFIBUS-DP总线技术规格SINEC L2是西门子公司基于DIN19245Part13开发的中低速工业通讯网络，它的优点是具有广泛开放性及遵从DIN19245的多协议功能，可连接任何遵守此标准的任何一种产品。PART1：以ISO REFERENCE MODEL 的层1和层2的总线物理特性和传输方法作为标准。PART2：使用ISO第七层作为用户协议和FMS用户接口协议。PART3：还是基于第七层的分布式I/OS的协议。SINEC网上主要的数据协议框架为L2-FMS、L2-DP、S7-PROTOCOL等，它们的主要区别是包含不同的网络通讯协议即使用ISO的不同的通讯层。l FMS（fie

28、lds message specification）：是遵从PART2的通用通讯任务接口，主要工作在ISO reference model的7b层。l DP（distributed I/OS）：遵从DIN19245-PART3标准，用于分布式I/OS的通讯，主要工作于7b层。l S7-protocol：可工作于5、6、7a、7b层，用于S7设备之间的数据传输，PG功能，以便应用程序的监控等，MPI网使用它做为全局数据通讯协议。l FDL（field bus data link）：工作于第一层和第七层的通讯协议结构，主要用于S7PLC之间和S5PLC与S7PLC之间的通讯。PROFIBUS-L2

29、的部分性能参数传输速率：9.612Mbit/S。最多可连接站点：使用总线，端终和总线连接器可连接32个站点，当通过中继器时最多可连接125个站点。传输距离：200m/15Mbit/s1200m/187.5Kbit/s（工业双绞屏蔽线） 传输介质：可选用屏蔽双绞线。 第三篇 变频传动系统基本配置方案一 转炉系统主传动的工艺概况及要求：1转炉传动的工艺要求及控制要素1） 转炉传动主要由三大部分组成，第一部分是炉体的倾动控制，第二部分是氧枪的控制，第三部分是辅助传动即上料及配料系统的控制。三大部分的传动装置均采用ABB变频调速控制系统。2） 转炉体倾动的传动部分是由四台变频电机通过减速机与炉体连成一

30、体，四台电机由四台变频器单独驱动，传动控制方式主、从控制方案，即规定某一台电机为主传动，其余三台电机为从传动。3） 主传动的控制方案是速度闭环系统，通过主给定的速度与电机编码器的反馈的实际速度形成速度闭环系统。从传动的控制方式是电流闭环系统，即主传动的速度调节器的输出作为从传动的电流给定，从传动通过电流闭环以到达电机负荷平衡的目的。4） 当主传动变频器或电机发生故障时指定一台从传动变频器及电机为新的主传动变频器及电机，建立起新的主、从控制方案即用三台变频器及电机摇炉（一主二从）。而当某一台从传动变频器或电机发生故障时，剩余二台从传动变频器及电机和原来的主传动变频器及电机仍可组成主、从控制方案，

31、即用三台变频器及电机摇炉（一主二从）。以上两种情况下应限制负载运行的转速，否则易造成电机及变频器过负荷运行。关于切换问题后面有更详细的介绍。5） 转炉的倾动过程是一个四象限运动过程，存在电动状态与发电制动状态。因此所选用的交-直-交电压型变频器必须配置足够大的制动单元及制动电阻，否则在发电制动状态时易引起变频器直流侧电压过高，造成变频器故障。2氧枪传动的工艺要求及控制要素1） 氧枪的负载特性是一典型的位能性负载，工作过程是一个四象限运动过程，也同样存在电动状态与发电制动状态，也需要配接是够大的制动单元及制动电阻。否则在发电制动状态时易引起变频器直流侧电压过高，造成变频器故障。2） 氧枪传动的控

32、制方案是速度闭环系统，通过主给定的速度与电机编码器的反馈的实际速度形成速度闭环系统。3） 氧枪传动的控制方案是一用一备方案，其切换及抱闸控制均由PLC控制完成。3 辅助传动的工艺要求及控制要素 转炉的辅助传动如上料、配料、加料系统的控制为一般的变频调速传动，通常为恒转矩负载，对变频器无特殊要求，采用无测速机控制方案即可。二、主要设备选用变频器的简要介绍1变频器的特点1）可实现有速度反馈的速度控制。2）调速比大，可应用要求在20：1以上场合。3）速度反馈时在零速时可输出150%的转矩。4）效率高5）稳速精度高，带速度反馈可达0.06%；速度反馈可直接接入。6）可实现准确停车。7）通过制动单元及制

33、动电阻实现四象限驱动运行。8）保护功能齐全、运行可靠、安全。9）具备PROFIBUS-DP通讯口，可实现上位机遥控。10）起动运行简单，可通过装置的操作面板，手持操作单元或PLC程序运行。2 变频系统实现的主要功能：1） 升、下降加速度调整，防止过载、过流。2） 起升初始脉冲电压调整，防止抱闸打开时重物下滑。3） 制动器动作与变频器启停联锁，延时调整，防止装置过载、过流。4） 电机参数自动识别，调节系统参数自动设定，简化调试。5） 动态储能(KIP)，电源瞬间掉电时传动系统仍保持一定的动能。6） 自动再起动，电源掉电恢复后变频器可直接切入正在旋转的电机， 保证正常工作。7） 电机保护功能，I2

34、t限制，缺相检测等。8） 故障自诊断及显示报警，跟踪记忆过程参数。9） 通过通讯板将显示报警，跟踪记忆过程参数传送给上位PLC监控系统。二、变频器的容量选择：1） 变频器的容量选择是根据电机电流进行而不是根据电机功率进行，变频器样本给出的变频器的适配的电机容量选择是按照四级电机在通常应用条件下给出的，并不适合转炉倾动系统中的应用。2） 变频器的技术参数表明通用变频器的过载电流是变频器额定电流的150%、1分钟，过载周期有的标为每300秒过载60秒，有的标为每600秒过载60秒，根据系统平稳性要求变频器频率的上升时间和下降时间最短各需要20秒，这样一来处于过载运行的时间较长，所以需要最大限度地利

35、用变频器的过载能力才能满足转炉倾动系统的工艺要求。3） 转炉倾动系统的特殊性还在于其不可预见性较多，当系统发生故障时由抱闸系统将电机抱住，在解除故障系统重新启动时要求变频器在很低的频率时输出大的转矩（一般要求在2Hz以下输出150%的转矩，这只有真正的矢量控制的变频器才能做到，在速度闭环的条件下，真正的矢量控制的变频器在0Hz也能输出150%的转矩）。而非矢量控制的变频器在抱闸打开时频率时输出要68 Hz，此时对电机来说处于弱磁状态（频率和电压不成比例），且开抱闸冲击较大。4） 根据以上各点所述以及我们在其他转炉工程上的经验，这座转炉的的四台倾动电机的功率应 37kw,按2倍额定电流过载、同时

36、考虑故障时三台变频器可以摇炉经过计算后电机选择四台75kw的变频器来进行拖动；制动单元和制动电阻的容量分别选择为450kw。即ABB ACS-800-1-0120-3+D1505） 氧枪系统的氧枪电机的功率为2*35kw,变频器的容量选择为55kw。制动单元和制动电阻的容量分别选择为：20kw。即ABB ACS-800-1-0100-3+D150三、转炉倾动负荷平衡的实现1）负荷平衡实现的方法见“转炉倾动主从控制示意图”，根据本转炉系统的工艺要求，倾动采用四台电机传动，正常生产时四台电机同时驱动，四台工作变频器分别控制四台电机。在电气控制上需要进行转矩的限制及负载基本平衡，为达到这个目的，需要

37、对变频器的内部控制机理有充分的了解，西门子变频器的内部结构在用带测速反馈的速度闭环系统中，利用了三个调节器，即一个速度调节器、一个转矩电流调节器、一个磁场电流调节器，这三个调节器均是可以做成闭环的比例积分调节器，为达到四台电机的负载基本平衡，就需要做到四台电机的转矩电流和磁场电流基本相等，而四台电机又连接到同一个负载，也就是说四台电机的速度是一样的，只允许用一个速度环，对此我们采取变频器的主从控制方案，就是整个系统采用一个速度环、四个电流环的方案。2） 主传动变频器采用速度环、电流环双闭环调速系统。从传动变频器采用转矩（电流）闭环，把主传动变频器速度调节器的输出即主变频器的转矩给定量同时送入从

38、传动变频器作为转矩（电流）给定，主从电机同时驱动同一个负载，其转速是一致的，由主传动变频器的速度调节器闭环来保证负载的运行速度和精度，主从传动变频器均有转矩（电流）闭环，均采用比例积分调节器，是无差调节器，这样就做到了主传动变频器和从传动变频器电流的给定一致，又是比例积分调节器，所以主从传动变频器输出到电机的转矩（电流）是一致的，主从传动变频器输出到电机的磁通电流分量也是一致的，所以主从传动变频器的输入到电机的定子电流基本一致。这就解决了多电机传动的负荷平衡问题。3）而用1台变频器或两台变频器的方案，均是不可行的，原因：A、 无法实现4台电机的负荷平衡B、 无法实现3台电机时的摇炉四、转炉倾动

39、变频器的切换问题：根据标书要求，转炉倾动变频调速系统共选用四台变频器分别拖动四台电机，正常时四台变频器及电机工作，四台电机同时驱动，四台工作变频器分别控制四台电机。当任一台工作变频器故障时，备用变频器能快速地人工手动切换投入运行；当一台电机故障时，系统能快速地人工手动切换为一台备用电机工作。故障时三台变频器及电机即可工作，而对发生故障的一台变频器或电机进行检修。为满足负载平衡的要求，控制系统采取变频器的主从控制方案，所以变频器的切换问题就变得相当复杂，为了便于说明的实现我们需要对四台变频器进行编号以简化操作和控制系统。具体约定如下： 1#变频器及电机：只作为主传动； 2#变频器及电机：既可作为

40、主传动又可作为从传动；3#变频器及电机：只作为从传动；4#变频器及电机：只作为从传动。因此，根据现场的实际情况和上述的编号就有五种工作方式：1）1#（主）、2#（从）、3#（从）、4#（从）工作；2）1#（主）、2#（从）、3#（从）工作；3）1#（主）、2#（从）、4#（从）工作；4）1#（主）、3#（从）、4#（从）工作；5）2#（主）、3#（从）、4#（从）工作；这就涉及到变频器本身作为主/从传动的切换问题，我们采用变频器内部的参数组的切换来完成这一功能。在2#变频器的参数设置时，同时设定两组参数，一组是作为主传动时需要的参数，另一组是作为从传动时需要的参数。当2#变频器需要从主传动切换

41、至从传动或从从传动切换至主传动时，只需切换变频器的参数组即可实现。变频器的内部参数组的切换可以通过通讯方式以自动来完成；也可以通过人工操作来进行半自动切换，或完全手动的切换。第四篇 转炉本体部分的主要设备的电气控制叙述一、概述电控部分的主要设备控制系统有钢水罐车、渣罐车、转炉倾动系统、氧枪系统、活动烟罩、润滑系统、炉前档火门、炉后档火门、散装料下料系统、汽化冷却系统等。二、控制及操作1、机旁操作箱操作用于单体设备的调试及检修，各设备间无任何联琐。2、转炉主控室操作分为维修、手动及自动操作。转炉主控室维修操作用于各单体设备的启动停止操作，各设备间没有联琐；转炉主控室手动操作用于各单体设备的启动停

42、止操作，各设备间只有必要的安全联琐；转炉主控室自动操作用于某一生产流程，该生产流程按一定的顺序自动地启动停止。三、电气设备的控制及操作1、钢水罐车钢水罐车由力矩马达卷缆供电，由两台笼型电机驱动，採用变频器传动,罐车可前进后退：点动前进、点动后退，在操作台和现场操作箱均可手动操作，但不允许同时操作。2、渣罐车由两台笼型电机驱动，渣罐车可前进后退：点动前进、点动后退，在操作台和现场操作箱均可手动操作，但不允许同时操作。3、转炉倾动装置 转炉倾动采用四台ABB交流变频器传动四台电机的方案。变频装置选西门子矢量型系列变频器。 4台变频器采用主 从控制方案，正常时一主三从方式工作，故障时可以一主二从方式

43、工作，故障恢复后可以切换回原来状态下工作。转炉在兑铁水及加废钢、出钢、倒渣和测温取样到位时采用低速倾动，其余操作采用快速倾动。转炉倾动速度为无级调速，可正反两个方向旋转360度，由四套交流变频装置进行调速，一主三从，实现真正的力矩平衡，而非仅速度同步。倾动采用主令控制器由三地进行：主控室、炉前操作台、炉后操作台。主控室控制兑铁水和加废钢；炉前操作台控制出渣、测温、取样、炉后操作台控制出钢。控制权设置在主控室内，炉前、炉后操作台操作完毕后，分别将控制权交还给主控室。转炉倾动控制必须有如下的必要联锁：a） 烟罩不处于上极限位置，转炉不能倾动；b） 枪处于待吹点以下，转炉不能倾动；c） 稀油润滑站不

44、启动，转炉不能倾动，但故障时允许解除联锁；d） 转炉摇至+120度和-120度时转炉自动停止倾动，在炉前、炉后操作台设置了解除联锁按钮，可使转炉超过+120度和-120度倾动。e） 转炉出钢、出渣时，设置电铃音响通知炉下，电铃分别装在钢水罐车、渣盘下操作室，控制设在炉前、炉后操作台上。f） 转炉倾动从任何位置转到0度均自动停止。转炉倾动装置必须有如下的保护；a） 保证转炉装置的平衡启动和停止，必须在驱动电机回路先建立起电流，并达到一定的转矩才能松开抱闸启动电机。速度保护要有“低速检查”功能。b） 停车必须抱闸，零给定制动到低转速再抱闸，故障跳闸及紧急停车直接抱闸。4、氧枪横移车及升降装置氧枪横

45、移车及定位装置的控制 氧枪不在换枪位时不允许氧枪横移，氧枪横移在备用位时不允许氧枪下降；氧枪不在换枪位及氧枪不在备用位或工作位时不允许氧枪横移定位装置动作。枪升降装置的控制氧枪升降装置是出交流变频装置供电的电机来传动，实现张力控制，氧枪升降距离通过与电动机同轴旋转的绝对值型光电编码器来检测，把垂直的位置量转化为脉冲数。在氧枪控制台上设置氧枪实际高度显示仪及主令开并，由CRT显示氧枪设定高度和实际高度，并能由键盘键入枪位。氧枪升降有二种控制：第一种，主令操作进行速度给定；主令操作速度速度给定时，是将主令打到不同方向的角度，得到氧枪升降速度给定的电压信号（最大10V），其特殊点由凸轮控制器发出信号

46、进行控制。第二种键盘键入枪位自动进行速度给定；是出PLC根据氧枪设定值与枪位实际高度的偏差，计算出一个电压信号，将这一模拟电压信号作为交流变频装置的氧枪给定值（最大10V），进行控制。为了氧枪准确停位，氧枪的实际高度值与设定值的偏差为1.2时，电压从最大值开始下降，直至偏差为0，电压为0，氧枪停止。键盘键入枪位只能在待吹点以下控制氧枪升降；在氧枪吹炼位附近只能进行键盘微调。氧枪控制设置如下联锁：转炉不在垂直位置，氧枪不能由待吹位下降；氧枪喷头在待吹h3位以下时，转炉不能转动；只有氧枪处于上限位h1时，横移车才能移动；氧枪下降经过h4位时（吹氧点），快速氧气断阀自动打开，上升时经过此点快速切断阀自动关闭；当经h5（变速点）选自动时，自动变为慢速，但提升不受此限；氧气快速切断阀与氧枪口氮封阀，汇总斗氮封阀及二次除尘管道转炉接口阀门同时开闭；氧枪的高压水阀门当自动方式时，与氧气快速切断阀同时开闭。氧枪升降装置的保护为了保证氧枪升降装置的平衡启动，与转炉倾动相同，必须在驱动电机回路先建立起电流，