酒鋼200萬(wàn)煉鋼有3座120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，1＃轉(zhuǎn)爐已經(jīng)于2005年4月份投產(chǎn)，2#和3#轉(zhuǎn)爐于2006年初投產(chǎn)，3座轉(zhuǎn)爐的傾動(dòng)和氧槍系統(tǒng)均采用羅克韋爾自動(dòng)化公司的Allen-Bradley Logix平臺(tái)控制系統(tǒng)ControlLogix、NetLinx網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)ControlNet和基于磁場(chǎng)定向矢量控制技術(shù)的1336 Force交流變頻器，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)和氧槍系統(tǒng)的自動(dòng)控制，其自診斷和保護(hù)功能可靠，降低了設(shè)備故障停機(jī)時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)效率。
1 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)負(fù)載特性分析
在轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)中，爐體傾動(dòng)部分采用4臺(tái)傾動(dòng)電機(jī)，通過(guò)減速機(jī)剛性連接，并采用全懸掛固定方式和扭力桿力矩吸收方式，如圖1所示。
根據(jù)工藝要求，轉(zhuǎn)爐的傾動(dòng)角度為正反360°。轉(zhuǎn)爐爐口和爐底方向軸線與地平面垂直時(shí)為零位狀態(tài)。故爐子傾動(dòng)負(fù)載力矩為角度的函數(shù)Mfz=f(θ)，屬于反陰性的位能負(fù)載。另外，據(jù)工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明，轉(zhuǎn)爐按正力矩設(shè)計(jì)，即爐子耳軸下部比上部高，下部比上部重。從而確保轉(zhuǎn)爐電控系統(tǒng)失靈或抱閘力不夠時(shí)，能靠爐體自身的正力矩來(lái)確保爐口向上，這樣不至于發(fā)生倒鋼等事故。但當(dāng)維修爐拆除爐底后以及爐口粘鋼渣太多時(shí)，爐體可能出現(xiàn)上部較下部重，由于液體鋼水重心隨轉(zhuǎn)爐傾角的變化而變化，這樣在修爐和出渣或出鋼時(shí)，可能出現(xiàn)負(fù)力矩。當(dāng)爐體處于正力矩狀態(tài)時(shí)，電機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)爐體處于負(fù)力矩狀態(tài)時(shí)，電機(jī)處于回饋制動(dòng)狀態(tài)，電機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載特性如圖2。
額定力矩／電流：1750N·m/230A;
速度反饋用編碼器：30-3641IA-1024。
2 系統(tǒng)功能
2.1控制功能
轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)變頻系統(tǒng)各變頻器的控制分兩種方式：
（1）變頻裝置的單機(jī)調(diào)試、檢修在人機(jī)接口操作面板（HMI）上完成；
（2）設(shè)備聯(lián)動(dòng)運(yùn)行通過(guò)PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（操作地點(diǎn)：正常生產(chǎn)時(shí)在中控室或機(jī)旁，聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)在變頻器柜柜門）。
在任何一種情況下，均能保證控制方式的唯一性，而且控制方式的切換通過(guò)柜門上轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕實(shí)現(xiàn)，方便、可靠。
轉(zhuǎn)爐4臺(tái)傾動(dòng)變頻器在正常工作時(shí)以1主3從方式進(jìn)行工作；當(dāng)其中1臺(tái)故障時(shí)，余下3臺(tái)裝置轉(zhuǎn)換調(diào)整后以1主2從方式進(jìn)行工作；進(jìn)一步當(dāng)其中2臺(tái)故障時(shí)，余下2臺(tái)裝置轉(zhuǎn)換調(diào)整后以1主1從方式進(jìn)行工作。
2.2系統(tǒng)配置和功能實(shí)現(xiàn)
根據(jù)傾動(dòng)機(jī)構(gòu)工藝要求及控制功能，每座轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)變頻系統(tǒng)配置了一套相對(duì)獨(dú)立的PLC（1#轉(zhuǎn)爐為PLC 12）系統(tǒng)，通過(guò)控制總線Control Net網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐變頻器及PLC間的通訊（如圖3），同時(shí)實(shí)現(xiàn)與轉(zhuǎn)爐主PLC（1＃轉(zhuǎn)爐為PLC11）系統(tǒng)的通訊（如圖4）。系統(tǒng)主要硬件配置如下：
傾動(dòng)變頻器：1336T-B250-AA-GT3EN-L4，4臺(tái)（含制動(dòng)組件）；ControlNet光纖模塊：1786-RPFS，4塊；控制系統(tǒng)：1756-L55M22 Logix5555控制器1個(gè)。
在轉(zhuǎn)爐傳動(dòng)變頻控制系統(tǒng)中，4臺(tái)變頻器通過(guò)光纖連接，構(gòu)成主從應(yīng)用工作組，工作時(shí)其中一臺(tái)設(shè)為主傳動(dòng)工作方式，另三臺(tái)工作在從傳動(dòng)方式，從傳動(dòng)變頻器以轉(zhuǎn)矩模式工作，主變頻器速度由PLC系統(tǒng)通過(guò)變頻器I/O口給定，主變頻器通過(guò)Drive-to-Drive Link通訊向從機(jī)發(fā)送運(yùn)行信息，內(nèi)容包括主機(jī)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩及開關(guān)狀態(tài)等，由主從裝置參數(shù)設(shè)定自動(dòng)實(shí)現(xiàn)與主傳動(dòng)的速度／轉(zhuǎn)矩跟蹤和轉(zhuǎn)矩準(zhǔn)確分配，實(shí)現(xiàn)了多電機(jī)傳動(dòng)中速度同步和轉(zhuǎn)矩分配。
系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，PLC系統(tǒng)通過(guò)CNB總線與轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)變頻器正常通訊，實(shí)現(xiàn)控制和數(shù)據(jù)采集。當(dāng)因某種原因引起故障時(shí)，例如某臺(tái)從變頻器或電機(jī)故障時(shí)，故障變頻器自動(dòng)停止工作，另外三臺(tái)變頻器繼續(xù)工作，主變頻器控制負(fù)載在這三臺(tái)變頻器之間平均分配；當(dāng)主變頻器或電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，主變頻器停止工作，并發(fā)出故障信號(hào)，此時(shí)可設(shè)置另外一臺(tái)變頻器為主傳動(dòng)，組成新的主／從工作組，按主／從方式繼續(xù)工作，新的主變頻器負(fù)責(zé)速度控制和負(fù)載分配。
另外，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)需嚴(yán)格監(jiān)控，防止出現(xiàn)“溜車”故障，在轉(zhuǎn)爐傳動(dòng)變頻控制系統(tǒng)中，利用了PLC控制程序，使抱閘在系統(tǒng)起動(dòng)后轉(zhuǎn)矩建立在一定的輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)松開，在系統(tǒng)停止后轉(zhuǎn)矩下降至一定的輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)抱緊，大大提高了系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性。
為了監(jiān)控轉(zhuǎn)爐的傾動(dòng)的位置，在設(shè)備主軸上安裝有編碼器，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將信號(hào)傳送到PLC系統(tǒng)，通過(guò)PLC來(lái)計(jì)算、轉(zhuǎn)換，在畫面上顯示。
3 1336 FORCE變頻
