變頻器國產化在棒線材生產線上的應用

李 菲，羅 卿，鄒 暉

（方大特鋼科技股份有限公司，江西 南昌 330012）

軋鋼廠優特鋼線與高線軋線傳動采用西門子原裝進口的6SE70 系列變頻器，該系列變頻器在當初建廠時處于成熟可靠的產品，存在一次性投資大，備件的采購周期長，變頻器運行時發熱量大、風機噪音大等問題。

2018 年后西門子為了推動6SE1200 系列變頻器產品，對原有的6SE70 產品停止生產，同時清理6SE70 庫存。導致對6SE70 系列變頻器備件的采購成本增加、采購時間增長。對生產的正常運行帶來很大的隱患。由于停產檢修時間短，對整條生產線的6SE70 整體進行升級到S120，不但費用難以承受，升級改造的時間也無法保證。同時升級更換下的6SE70 系列裝置只能做報廢處理，資源的浪費。因此考慮對6SE70 系列的變頻器進行國產化升級，部分更換升級改造，更換下線的6SE70 變頻器做為備件繼續使用。節約設備的采購成本與采購時間，提高設備的運行的效率。

1 優特鋼線主軋線傳動系統配置

1.1 優特鋼主軋線傳動配置

優特鋼主軋線分5 段整流與逆變控制。考慮向下兼容的原則，從第5 段逆變控制柜進行升級改造，即從8V、9H、10V、20H 道次進行整體的升級改造。

進口西門子6Se70 變頻器傳動柜的體積大、發熱量高、維護復雜。

圖1-1 為進口的西門子6SE70 裝置，整體的功率單元結構復雜。整體的發熱量大、風機運行速度快并且噪音大、更換功率單元的IGBT 麻煩，出現故障進行排除及處理時比較麻煩，并且拆除困難。

圖1-2 為國產化后的逆變器功率單元，整體設計結構簡單、功率單元模塊化，更換時只需要把單獨的模塊進行更換即可，拆除簡單快捷，并且功率單元上有運行的狀態顯示，如有問題可以直接判斷，判斷與處理故障方便快捷。

圖1 進口與國產逆變器功率單元的比較

2 國產化變頻器與西門子PLC 之間的通訊連接

2.1 硬件組態

國產化的變頻器能夠無縫的與自動化控制系統連接，在原有的硬件組態上無需做任何的修改,設備安裝后就可直接連接使用，簡單快捷。硬件組態見下頁圖2。

2.2 傳動裝置與自動化控制系統之間的通訊

西門子S7-400 系列PLC 具有較高的數值運算能力，可以完全滿足目前棒材及高速線材的生產線，軋制各種不同規格的粗中精軋軋機速度數值計算的需要，數據處理環節采用STL 語言編輯，邏輯控制按照順序控制進行程序的編寫。

圖2 國產化后硬件組態

傳動裝置與自動化之間的通訊，要考慮到幾個因素：

2.2.1 傳動裝置接收自動化控制系統的控制字

傳動裝置接收自動化控制系統發送的控制命令，例如合閘、使能、急停及速度等命令帶動現場電氣設備按要求運行。其中控制字的編寫邏輯如圖3，主給定（速度給定）圖4。

圖3 控制字的編寫邏輯圖

圖4 主給定（速度給定）圖

2.2.2 傳動裝置發送給自動化控制系統的狀態字

自動化接收傳動裝置的各種狀態，如電流、電壓、溫度、速度等，保證傳動裝置的正常運行。狀態字的編寫邏輯如圖5。

圖5 狀態字的編寫邏輯圖

2.2.3 傳動裝置的參數監控

傳動參數的監控與修改使用國產監控軟件，見圖6。

國產變頻器的功能參數中，通訊，控制字，狀態字，速度給定，速度反饋等基本控制參數與西門子6Se70 裝置參數定義一致，使用原有的西門子傳動參數下載到國產傳動裝置中，可以保證設備的正常運行，因此避免在設備改造過程中需要重新定義及修改自動化控制系統的中的程序，縮短改造時間。

在改造后，單機試車正常，并且在恢復生產后熱負荷試車一次性成功，國產化逆變器運行時風機噪音小，發熱量小、整體運行效果好。

3 結語

從投入使用的效果來看，國產化后的逆變器備件采購周期短、工藝先進，便于后期傳動裝置的整體的維護工作，也避免了進口備件采購價格與采購周期受制于國外。

圖6 傳動參數的監控與修改使用國產監控軟件