AB PF750系列變頻器在煉鋼轉爐、氧槍、副槍系統應用的研究與功能改進

李國帥，王 巍

（1.山東鋼鐵 日照有限公司，山東 日照 276800；2.山東鋼鐵 萊鋼集團 設備檢修中心，山東 萊蕪 271104）

1 概述

山東鋼鐵日照有限公司煉鋼部轉爐系統在諸多關鍵設備上廣泛應用羅克韋爾公司的AB PF750系列變頻器驅動。2017年12月投產以來，故障頻發暴露諸多設計缺陷，十分不利于電氣傳動設備穩定運行，不便于設備故障判斷及快速處理[1]。

AB變頻器為我單位首次接觸使用，技術人員通過學習編程手冊，與AB變頻器售后開展技術交流等多種方式，對AB變頻器開展系統研究，對其功能進行進一步開發并應用在轉爐系統爐傾、氧槍、副槍等關鍵設備驅動上，消除諸多設計缺陷，改善設備性能，提高設備故障判斷能力，保障設備長期穩定運行[2]。

2 AB PF750系列變頻器幾項功能的實際應用

通過系統研究，合理運用AB PF750系列變頻器的幾項功能大幅提升相關設備運行穩定性。

（1）激活羅克韋爾AB PF750系列變頻器內部的Devicelogix邏輯編程功能，完美實現轉爐氧槍、副槍制動器控制；

圖1 變頻器內部邏輯編程

由以上功能圖可知，在氧槍、副槍提升電機啟動時電流大于電機額定電流的30%時打開制動器，停止時轉速小于8HZ時關閉制動器，實現氧槍、副槍升降裝置的平穩啟動、運行、停車，最大限度減輕制動器打開、關閉時機構的機械沖擊及磨損，同時有效防止槍體下滑、下墜事故的發生，完美實現轉爐副槍的制動器控制[3]。

（2）通過設置參數禁用煉鋼區域AB變頻器自動模式下的HIM啟動功能，消除誤操作安全隱患；

AB PF750系列變頻器出廠默認設置是自動、手動模式下變頻器均能通過HIM人機接口模塊左下角的鍵啟動變頻器使現場設備處于運行狀態，實際生產中多次出現人員誤操作此鍵使現場設備運行，存在很大的安全隱患，需要將變頻器自動模式下的這項功能禁止，考慮到今后調試變頻器還經常用到HIM操作，可保留手動模式下的此項功能，參數設置方法如下：找到端口0下的P325參數，然后根據HIM的安裝位置將相應的控制位由1改成0，如鋼包車、渣車變頻器是將第3位改成0，即可禁用自動模式下的HIM操作。

（3）使用AB變頻器的Devicelogix邏輯編程與施耐德PLC編程，實現二者之間的通訊故障檢測功能，并從操作上位機發出報警信息；

日照有限公司煉鋼部轉爐傾動、氧槍升降系統變頻器與轉爐主PLC系統使用以太網通訊方式控制現場電機的運行，投產初期多次由于網絡通訊線路虛接PLC與變頻器通訊中斷，PLC不能接收變頻器的故障信息，操作工無法從上位機系統得到變頻器的故障信息，而此時變頻器已經報6037通訊故障停機，電氣人員不能第一時間得到故障信息，造成故障處理時間過長，嚴重影響轉爐冶煉的正常進行。為此在轉爐主PLC控制程序中添加一段向變頻器發送數據和接收數據的程序，利用AB變頻器的Devicelogix邏輯編程功能編寫一段程序（見下圖）將接收到PLC發送過來的數據再發送回PLC系統，PLC系統將發送出去的數據和接收回來的數據進行比較，如果有偏差說明PLC與變頻器之間的網絡通訊中斷同時報警信息從微機畫面彈出顯示。

此功能的實現對維護人員快速判斷PLC系統與AB變頻器之間的通訊故障很有幫助。

圖2 變頻器間的通訊故障保護

2018年7月26日晚21：30分1#轉爐1#氧槍報F6037通訊故障，爐前微機畫面及時報出通訊故障信息，電氣人員依據故障信息迅速找到以太網交換機插口的線路松動，及時排除了故障，保證轉爐的正常生產。

此改造只進行PLC及變頻器系統的編程，不需要任何附加投資，并且使用效果在實際使用中得到驗證，有效縮短轉爐停機時間，間接經濟效益顯著。

（4）使用安裝AB變頻器調試軟件DriveExecutive的上位機，建立與變頻器的以太網通訊，實現變頻器運行數據的實時監控，為電氣人員迅速判斷、分析、排除故障提供準確數據和信息；

日照有限公司煉鋼部轉爐傾動、氧槍升降系統AB變頻器與轉爐主PLC系統使用以太網通訊控制方式實現啟動與調速的，投產至今爐傾、氧槍變頻系統頻繁出現故障，今年5月份2#爐A氧槍變頻器間斷性報晶閘管過熱故障，為了采集故障瞬間的電流、電壓、頻率值，技術人員在現場蹲守10多個小時后才采集到一次故障數據，為快速科學分析判斷故障，合理配置變頻器運行參數，利用現有資源及時采集變頻器故障信息及運行數據顯得很有必要。爐傾、氧槍變頻器都安裝了Ethernet/IP option card即以太網通訊網卡，此網卡集成兩個RJ45以太網網口，其中一個已經分配給PLC系統，另一個網口可以利用起來作為專用的變頻器監控使用。實施方法如下：①配備一臺臺式電腦或筆記本電腦，預裝WIN7專業版操作系統，安裝AB變頻器專用調試軟件DriveExecutive和通迅配置軟件RSLinx Classic。②制作一根20米網線從轉爐電氣室2#爐B槍變頻器柜敷設至技術組。③聯系山信軟件人員提供一組與變頻器處于統一網段的IP地址與子網掩碼。④連接變頻器與安裝有AB變頻器專用調試軟件DriveExecutive的電腦。⑤設置軟件相關通訊參數，建立變頻器上位機的以太網通訊，即可使用。

2018年10月20日，完成了項目施工及系統調試，由于1#、2#轉爐爐傾及氧槍變頻器的以太網通訊均通過以太網交換機實現，所以這種連接方式可以建立上位機與這一網段內所有變頻器的通訊連接，很方便實現對全區域設備的監控，大大提高工作效率，為今后設備的數據采集、故障分析提供便利條件。下圖是實時采集的2#爐氧槍變頻器運行數據趨勢曲線。

使用安裝有AB變頻器專用調試軟件DriveExecutive的上位機建立與變頻器的以太網通訊，實現變頻器的實時監控，為電氣人員迅速判斷、排除故障提供準確信息，有效縮短轉爐系統因故障導致的停機時間。此改造投資不大，并且使用效果在實際使用中得到驗證，對有效縮短轉爐停機時間，優化關鍵設備運行參數有著很好的實際意義，間接經濟效益顯著。

圖3 變頻器實時監控

（5）改變AB變頻器電機控制模式，依據現場實際情況舍棄氧槍升降及副槍旋轉系統線路復雜故障率高的編碼器回路，簡化電氣控制線路減少故障點，增加設備運行穩定性

日照有限公司煉鋼部轉爐氧槍升降、副槍旋轉系統為AB PF753變頻器使用FV感應電機磁通矢量（P35=3）控制模式，電機實際轉速靠電機軸端的增量型編碼器檢測并反饋至變頻器，這種有編碼器的速度控制雖然調速性能好，但存在線路復雜、抗干擾能力差、故障率高、維護難度大等缺點，自投產以來多次出現故障，嚴重影響冶煉的正常進行。如：①2018年9月18日，1#轉爐副槍旋轉電機編碼器斷線AB變頻器過電流故障停機，故障處理將近7個小時。②2018年10月5日，1#轉爐副槍旋轉電機編碼器線斷，AB變頻器故障停機，直接影響轉爐測溫取樣4小時。③2018年10月20日，2#轉爐副槍電氣系統檢修完畢后，旋轉變頻器無法運行，經檢查編碼器回路斷線，處理時間將近3個小時。④2018年上半年兩座轉爐4部氧槍頻繁報9號晶閘管過熱故障，嚴重影響轉爐的正常冶煉。

AB PF753變頻器有多種電機控制方式可供選擇，在調速精度要求不是很高的場合，使用FV感應電機磁通矢量（P35=3）控制模式時 ，電機轉速反饋可以使用開環反饋（P125=137即變頻器根據電機各項運行參數綜合計算的一個反饋值），這樣就能舍棄故障點較多的編碼器檢測回路，大大簡化現場線路，達到顯著減少設備故障和節省備件投資的目的。實施方法如下：①配合操作工制定詳細的改造和試車方案，對改造后帶來的不良后果予以充分考慮。②利用檢修的時間對變頻器相應參數進行修改，并聯合操作工進行試車。③針對試車過程中出現的問題，進行改進。④生產過程中持續跟蹤，觀察是否有異常情況發生。

實施后效果及創新點：

2018年11月5日開始逐步完成了1#、2#爐氧槍升降及副槍旋轉機構變頻器的參數設置，反復試車無異常后投入使用，設備一直穩定運行至今。

（1）依據現場實際條件，靈活運用AB PF753變頻器的電機控制模式。

（2）大大簡化現場電機控制線路，顯著降低設備故障。

（3）節省編碼器、編碼器電纜、編碼器信號采集板的投資費用。

（4）控制原理簡單可靠，為電氣人員迅速判斷、排除故障提供便利條件，有效縮短設備停機時間。

3 方案實施的推進過程

由于AB PF750系列變頻器技術要求高，調試軟件都是英文界面，我單位電氣人員大部分是初次接觸，掌握其使用方法并解決現場實際問題技術要求較高要分階段進行。

（1）掌握AB PF750系列變頻器的硬件結構；

（2）讀懂相應設備的傳動電氣原理圖，了解變頻器的外圍接線端子的具體功能；

（3）熟悉AB變頻器DriveExecutive調試軟件及Devicelogix邏輯編程功能的使用方法。

（4）熟悉Microsoft Visio或CAD等工程繪圖軟件的使用

4 結論

以上功能的使用有效解決現場AB PF753變頻器的各類故障隱患；有效縮短變頻器故障帶來的設備停機時間；同時節省備件投資費用，直接經濟效益與間接經濟效益十分可觀，具有很高的實用價值，值得應用推廣。