天車S120 變頻器聯鎖控制解析

王景娟，王 鑫，李海寬，王艷超

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北唐山 063200）

0 引言

天車調速系統經過工頻控制發展到定子調壓調速、轉子回路串電阻等簡單控制方式，現在廣泛應用變頻控制，工頻控制最簡單，費用最低，但對機械及電氣的傳動設備損壞更快，可控硅、轉子回路串電阻等次之，變頻控制調速更平滑，對傳動設備的保護更具優勢。京唐鋼鐵公司天車控制采用定子調壓調速控制、轉子回路串電阻控制、6SE70 變頻器控制、AFE 變頻器控制和S120 變頻器控制。天車采用S120 控制，由2 臺整流提供直流母線電源，可進行切換，從智能控制和降低設備故障率都有很大優勢。從S120 硬件系統看，他帶有獨立軸的模塊化設計理念，設計緊湊，適應性強，可與現場總線聯接的智能式驅動器，以上特點是選擇S120 控制系統的原因。根據天車要求處理問題速度快，S120 智能系統可以生成特性曲線、技術數據文檔和組態圖，方便查看，故障直觀，為現場設備維護提供很大的便利。

1 變頻器S120 裝置

1.1 S120 變頻器的優勢

（1）單軸和多軸驅動器，都可以進行工程設計；

（2）在使用效率上，提示功能啟動了很大作用；

（3）擁有自動配置的驅動系統；

（4）對于使用者有圖形化的提示向導幫助調試；

（5）測試、診斷功能強大。

1.2 S120 變頻器的組成

S120 實物見圖1，元器件組成有下面兩方面：①功率單元由整流單元（基本電源模塊BLM-Basic Line Module，智能型電源模塊SLM-Smart Line Module，主動型電源模塊ALM -Active Line Module）和逆變器（MM-Motor Module）2 部分組成，附帶功率單元配套的信號電纜?？刂茊卧烷W存卡CF-Compact Flash：CU320，Compact Flash 卡，DP 為標配接口；②外部選件包括輸入電抗器，輸出電抗器，整流單元的開關，接觸器，TM31、TM15 輸入輸出端子板，SMC30 編碼器板，操作面板AOP30、BOP20 等。

1.3 S120 變頻器逆變驅動并聯

圖1 S120 實物

S120 是CU320 內數據交換，通過信號電纜通訊連接，這樣負荷平衡的控制精度更高。S120 逆變器并聯驅動見圖2。信號電纜每個口最多連接16 個節點，沒有環形布線，沒有雙重布線，同1 個口處理時間必須相同。這種共直流母線連接的結構形式：電源模塊和電機模塊是分開的，各電機軸間能量是共享的，接線方便、簡單，但是一旦DC 出現問題，2 臺設備都失去動力而不能驅動。

圖2 S120 逆變器并聯驅動

2 共用直流母線S120 變頻器在天車系統中的應用

在S120 共用直流母線的情況下，怎么才能在整流部分出現問題時，及時恢復設備正常運行是設計時考慮的問題。采取2 臺整流供電，可以切換的方式，避免供電故障造成大的影響。

變壓器輸出端分成2 段，對輸出電源采集信號，通過信號指示燈可以方便看到電源是否供電正常。2 臺整流設備通過SLM端子X101 進行信號傳輸，1#整流器采用CU320 控制器，同時對1#和2#整流器進行數據同步分析。啟?？刂苼碜岳^電器K001和K004 的輔助觸點，作為控制的輸入點來控制總電源，設置參數P795.1，可以在r722.1 中監測出輸入的狀態。K061 和K062繼電器分別作為故障和運行的輸出控制，通過設定變頻器參數連接器P728.8、728.9、P748.8、P748.9、P738、P739 來輸出。

直流母線所帶的逆變器驅動設備進行分段，主、副小車切換，副小車編碼器反饋的信號通過信號分配板返回到副小車逆變器，切換后副小車編碼器信號返回到2#主小車逆變器。主、副起升也同樣可以切換。

通信設置上，通過DP（Decentralized Periphery，分布式IO）與PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）通信來接收PLC 傳送的數據進行速度、啟停等控制，PLC 接收司機室的檔位速度指令，電機有速度編碼器，通過S120 變頻器的SMC30 反饋實時速度，形成速度閉環控制。其他指令也通過PLC 執行和進行狀態監控。

3 聯鎖保護控制設計

天車設計除通用的PLC 和變頻器的指令信息通訊完成動作和監控環節，更重要的是保護聯鎖設計，保證設備的安全使用。

在司機室S081、本地S091、遠程K801 都能夠進行急停操作，并且急停繼電器送信號給1#整流CU320 控制單元，可以及時斷電，選用K004 作為雙保險。在制動器的控制上，通過CU320 的K062 運行信號和K002 急停信號共同控制制動器的總電源給定K071，使得緊急狀態下的制動和驅動可以同步停止。

4 結束語

根據現場使用要求，利用S120 變頻器構建控制系統，可以實現共用母線控制，快速切換，減少電機啟動的大電流、大電壓對電機及回路元器件的損害，增加設備的使用壽命，加快故障處理時間。保護聯鎖設計考慮全面，從供電聯鎖、到逆變控制和制動器聯鎖上都進行同步設計，達到使用要求。