1#高炉主卷扬调速系统的设计

1#高炉主卷扬调速系统的设计

1主卷扬电控系统改造1.#路桥的主厅已经使用fd系统，并通过直线机对直线机的电桥供电。直机磁极的励磁矩阵由三个零式反联的scr锁紧装置供电，由一个由独立控制单元组成的模拟直驱程序系统。由于温度影响大，故障率高。由于调试和维护的复杂性，总书记和总书记的能耗也很高。为了保证高炉正常高效连续地生产,2002年7月1#高炉大修时对主卷扬电控系统进行数字化改造,采用DCS500数字化直流调速装置,直接调节电枢电压,主卷扬运行更为可靠。1#高炉主卷扬减速机由2台286kW电机传动,减速机速比为18.6,卷筒直径2m,两台电机电枢串联,励磁绕组并联,电枢额定电压315V,额定电流1000A、转速533/1500rpm,最大励磁功率4kW。电枢由DCS500系列DCS502B-2050-71供电,额定电流2050A,额定电压690V,励磁供电采用DCF501-50-41装置,额定电压380/220V,额定电流50A,直流抱闸单元型号为NDPA-30A/220V-M,闸线圈吸合时为220V,保持电压22-220V连续可调。为了保证主卷扬可靠运行,选用2套传动装置,互为备用。2抱闸的控制和运行上料系统采用双料车型,任务是根据上料程序不断地将矿石和焦碳从沟下运至炉顶。料车轨道分为三段,即料坑区、中间区和卸料区。系统初始运行状态设为左料车在料坑装料右料车在炉顶卸料,电控系统封锁,抱闸落闸。当上位机发出左料车上行指令时,电控系统开放,以防重车下坠造成右车冲出轨道,电机需建立一定电流后才能打开抱闸。松闸后,电机以较小的加速度升速,待右料车脱离分歧轨道,电机以较大的加速度升速至高速并维持高速运行。当左料车上升到行程开闭器一次减速点断开时,上位机向ABB传动置装发出中速指令,电机减速,左料车上升到开闭器上二次减速点断开时,电机低速运行。当右料车到料坑底部位置时,行程极限点断开,上位机封锁上行指令及传动装置,投入抱闸。主卷扬运行速度曲线如图1所示。3卷扬控制板sdcs主卷扬运行状态受行程开闭器上极限点控制,开闭器速比为1:16.65,分东西两台,有一次减速、二次减速、一次减速检查、二次减速检查,底部位置,极限和超极限点,均以数字量信号输入上位机(WDPF网络)。上位机通过对输入的数据实时采集、处理,并发出指令,控制传动装置运行。电控系统硬件结构如图2所示。控制板有一个集成数字传动控制系统(DDCS),系统程序和参数值保存在存储器PROMS中,故障和报警信息存储在静态RAM中,DCS500的测量和控制功能均在控制板中完成。其中包括与励磁单元通讯、测量、A/D和D/A转换控制、晶闸管触发脉冲发生器等。用于卷扬速度反馈的光电增量编码器安装在电机后轴上,电机转速计算方法为:Ns=■P/(■T*P0)。其中Ns为电机转速,■P为一定时间间隔■t内脉冲增量,P0为编码器每转脉冲数。采用2048脉冲/转,双通道增量脉冲编码器,通过光耦传输到SDCS-IOB-3模拟I/O接口板,DDCS可直接寻址,确保脉冲不丢失和控制的实时性,并对采集的脉冲进行计数处理。数字I/O接口板有8个数字输入口和8个数字输出口,输入信号被滤波及光耦隔离,开出信号通过继电器隔离,信号状态由LED显示。一、二次减速,底部位置及运行指令等数字量信号,借助于串行口(RS-485)与DDCS进行点对点通讯。而一、二次减速检查,钢绳松弛,超极限等主卷扬保护数字量信号,通过Modbus协议,实现上位机与DDCS通讯。Modbus协议是一种串行主/从协议,协议定义了主机查询消息的格式和从机响应消息的格式。主机查询和从机响应消息包括地址、功能代码、数据及错误校验。如果从机在接收消息时出错或从机不能执行所接收的命令,它将生成一个错误消息并作为响应发送给主机。现场总线适配器(NMBA-01)的物理接口是半双工RS-485,传输模式为RTU,Modbus协议层属于数据链路层,RS-485为物理层,波特率为9600kbps,RTU字符帧通讯格式为1位起始位,1位停止位,1位偶校验位和位数据位上传到上位机信息为电机转速电枢电压、电枢电流及主卷一、二次减速检查状态。4抱闸控制方案设计采用双环系统,速度环为外环,电流环为内环,控制原理图如图3所示。上位机发送开闸指令前,控制器软件运行状态为力矩模式,速度环开环,封锁速度调节器,使能给定积分器的输入锁零和输出跟实际速度的功能,速度调节器积分分量跟随电流给定。此时电流调节器接受内部开闸电流给定。系统电流达到开闸设定时,软件发出开闸指令,抱闸线圈电流建立后,电机在开闸力矩下运行。当转速大于设定零速时,系统自动切换到速度闭环方式运行,同时投入一、二次减速给定,开放给定积分器,恢复给定积分器的跟随输入功能,开放速度调节器,取消速度调节器积分分量跟随电流给定功能,系统在速度闭环下运行。料车至停车位置时,上位机封锁上行信号,系统将给定积分器输入锁零,当电枢电流小于开闸电流时,发出抱闸指令,抱闸投入。系统实现全数字化控制方式,DCS500标准程序(SP)以功能模块(FB)的形式提供给用户,每个FB模块均包括一个基本SP功能,如积分器、传动逻辑、电流调节器、FB模块连接在一起就可以完成主卷扬传动应用程序的设计。参数值可以通过CDP312控制盘或