西門子S120傳動裝置的接地應用

王淼

摘 要：主要介紹了西門子SINAMICS S120傳動系統在宣鋼第三棒材生產線調試階段和生產初期出現的問題，并提出了相關問題的解決方案，以期為日后的相關工作提供參考和借鑒。

關鍵詞：S120系統；傳動裝置；接地應用；三棒生產線

中圖分類號：TG334.9 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.160

文章編號：2095-6835（2015）15-0160-01

1 SINAMICS S120系統

宣鋼第二棒材生產線生產工藝是由意大利達涅利公司提供的，自動化是由中冶京城負責設計的，傳動采用西門子的SINAMICS S120系統。SINAMICS S120是西門子最新推出的全新變頻器系列，被廣泛應用于工廠制造和工程應用中。SINAMICS系列中的S120是集V/F控制、矢量控制、伺服控制為一體的多軸驅動系統，具有模塊化設計的特點。各模塊之間利用高速驅動通訊接口DRIVE-CLIQ相互連接。SINAMICS S120系統機分為DC-AC和AC-AC2種類型。所謂“DC-AC”，是指控制單元，整流、逆變都為獨立模塊。目前，DC-AC類型控制范圍為0.9～1 200 kW。AC-AC模塊是由控制單元和功率模塊組成的，功率范圍為0.12～250 kW。由于第二棒材生產線采用DC-AC類型，所以，本文主要介紹了DC-AC類型。在DC-AC類型中，中心控制單元為CU320模塊，控制單元的Firmware存儲在CF卡內，可以利用CF卡里的軟件版本對整個S120進行Firmware升級。1個帶擴展性能卡的CU320可以驅動6個伺服軸或4個矢量軸、8個V/F軸。但是，矢量軸與伺服軸不能混合。

2 三棒生產線傳動系統

三棒生產線采用交-直-交的傳動方式，這種傳動方式提高了設備的運行效率，確保了設備的高溫定性，并大大降低了維修成本。傳動裝置主要分為軋機主傳動、爐前輔助傳動、冷床輔助傳動和收集輔助傳動4個區域。每一個區域都采用直流母線供電，整流單元采用可控硅整流為直流母線供電，直流母線下掛多個逆變單元分別用于各種機械設備的控制。裝置的制動方式采用回饋制動。

2.1 公共直流母線的優點

公共直流母線系統用電效率高，電機的反饋能量可以被利用，瞬間停電不會跳脫停機，功率因數較高，通常可達95%以上，電網諧波低，可以急降速，允許頻繁啟動，一條母線下電機功率可以不相同。

2.2 主要設備組成

軋機主傳動包括軋線所有的主電機和4臺飛剪電機。共采用4段直流母線供電，一共使用了1 400 kW整流單元16臺，800 kW逆變模塊10臺，900 kW逆變器模塊6臺，1 000 kW模塊12臺，1 200 kW模塊1臺。

3 三棒生產線存在的問題及原因分析

3.1 傳動裝置的接地問題

三棒車間生產線以生產中小棒材為主，軋制以切分軋制為主，所以，生產工藝要求要精確地控制和監控軋機的轉速。在設備調試階段，僅單機運行時編碼器反饋的轉數就與給定的轉數有很大的誤差，有個別電機干擾嚴重的甚至沒有反饋讀數。經過調試人員的現場勘查和與西門子公司的專家交流后發現，出現這種情況的原因在于傳動裝置的接地問題。

為了保障設備能夠正常運行，解決傳動系統的接地干擾問題，采取了多項措施：①重新設計接地路由，將每段傳動柜的接地電纜由2根?90 mm2的電纜增加為4根?90 mm2的電纜，并聯使用，減小接地電阻值，降低接地電流；②將傳動柜引出的接地扁鋼直接焊接到廠房接地網格引出的扁鋼上，實現EMC等電位要求，消除電位差，消除環流；③編碼器信號線屏蔽層雙端接地，防止傳輸信號受到干擾；④將動力電纜的外皮剝開，將2端屏蔽層牢靠接地，一端接到傳動側接地銅排或變頻器外殼上，另一端接到電機外殼上，抑制高頻干擾。

通過采取上述技術方案后，在裝置運行時，測量接地電流為1 A左右，基本消除了干擾。

在生產初期，偶爾會因為突然出現的強干擾造成編碼器反饋不準，傳動裝置報F31118故障（轉速值超出容差）。為了保障生產的順利進行，修改了參數，基本上保證了設備的正常運行。

3.2 傳動裝置的其他問題

傳動系統在三棒車間的運行期間，還出現過“限制控制器激活”“母線欠電壓”“設定工間值休息”等小故障。針對裝置出現的各種問題，對裝置進行了多項改進，使裝置能夠滿足正常的生產需要，而在使用過程中也反映出了裝置反應過于靈敏的性能。曾經有一次，裝置報接地故障，但是，現場電機保護箱并沒有跳閘的空開，最終靠電工挨個電機確認才發現問題電機。

S120傳動系統在生產初期還出現過許多問題，但是，大多數問題與裝置本身并無太多關系。由于前期施工時配線不夠仔細，施工質量不高，甚至還出現了選用的空開太小，導致出現了整流跳閘的問題。同時，S120系統在我廠是首次使用，各方面對系統都不是特別熟悉，所以，在日常維護和搶修過程中也經常出現各種問題。隨著生產的順利進行和人員對其的熟悉度逐漸提高，系統故障率在逐月下降，系統也變得越來越可靠。

4 結束語

西門子SINAMICS S120傳動系統在宣鋼三棒車間投入使用后，在各單位的精心鉆研和維護下，故障發生率越來越低，優勢越來越明顯。采取了多項改進措施后，S120系統能夠在車間內穩定運行。

參考文獻

[1]施坪.西門子S120變頻裝置在高速線材生產線的應用[J].變頻器世界，2013（11）.

〔編輯：白潔〕