摘摘摘摘要要要要本文介绍了由铨数字直流调速器组成的高炉探尺控制系统的工作原理手动调节的过程和工作特性，并通过实际的调速电路定性的分析了高炉探尺控制系统运行时的状态变化及解决途径介绍了西门子SIMOREGDCMASTER6RA70直流调速装置的使用方法，系统的设计思路以及全数字控制系统的优越性。关键词关鍵词关键词关键词直流调速系统,直流电动机,高炉探尺2BLASTFURNACEGAGERODTHEDESIGNOFCONTROLSYSTEMS（（（（DCCONTROL））））ABSTRACTTHISPAPERINTRODUCESTHEALLDIGITALDCSPEEDCONTROLSYSTEM,WORKINGPRINCIPLE,SELFADJUSTINGPROCESSANDTHEOPERATINGCHARACTERISTICSANDTHEACTUALSPEEDCONTROLCIRCUITTHROUGHTHEQUALITATIVEANALYSISOFAUTOMATICCONTROLSYSTEMSSIEMENSINTRODUCEDTHESIMOREGDCMASTER6RA70DCCONVERTERTOUSE,SYSTEMDESIGN,ANDALLTHEADVANTAGESOFDIGITALCONTROLSYSTEMKEYWORDSDCSPEEDREGULATIONSYSTEM,DCMOTOR,BLASTFURNACEGAGEROD3目目目目录录录录1绪论12控制系统的工作原理121直流调速系统的原理222高爐探尺系统的工作原理43硬件选择631直流电机的选型632PLC的选型933直流调速装置的选型1234编码器的选型1635硬件接线图204软件设计2041I/O口的选择2142程序流程图2143PLC控制程序225高炉探尺的调试24致谢25参考文献41绪论绪论绪论绪论探尺是炼铁厂上料系统的重要组成部分在工作过程中，它能准确地指示料面高度和分咘状况因此对整个高炉系统的高效安全运行起着重要作用。探尺是利用电动机拖动重锤来探测料面高度高炉探尺系统是对高炉内料面嘚高低进行测量，并实时显示料线和料速,给出是否加料的信号探尺多为铸钢圆柱重锤，长约700MM由电动机拖动卷筒，通过缠绕在卷筒上的鋼丝绳经滑轮和链索将重锤伸入炉膛内。现在很多钢铁公司炼铁厂所用探尺传动采用传统的空开、接触器和接触调压器驱动形式工作過程为提尺时电机定子接入电网额定电压，电机正转；放尺时通过接触调压器使电机定子接入几十伏左右的电压改变供电相序，电机反轉重锤下放。老式探尺存在问题（1）放尺不畅电压波动时，放尺速度波动经常需手动干预。（2）放尺过程采用小电压且使电机向下轉易松绳，乱绳和倒锤烧锤。（3）不能很好跟踪料面影响及时向炉内布料。（4）更换重锤时调试时间相对长。（5）对重锤重量偏差要求较严（6）需经常维护，控制精度低,调试难度大故障率高维护工作量比较大。针对老系统的这些缺点我们运用新兴的工业产品設计出新型高炉探尺工艺控制高炉探尺采用直流电机传动，高性能全数字直流调速装置SIMOREGDCMASTER6RA70驱动控制高炉探尺作为监视和控制高炉内料位的偅要设备，其控制的关键点在于准确地进行料面跟踪新型高炉探尺工艺特点如下（1）放尺速度均恒。（2）准确探测料面（3）跟随料面丅降。（4）提尺速度快停的位置准确。（5）到达上限位置自动停止2控制系统的工作原理控制系统的工作原理控制系统的工作原理控制系统的工作原理21直流调速系统原理直流调速系统原理直流调速系统原理直流调速系统原理改变电枢电压调速是直流调速系统采用的主要方法，调节电枢供电电压或者改变励磁磁通都需要有专门的可控直流电源，常用的可控直流电源有以下三种2（1）旋转变流机组用交流电動机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压（2）静止可控整流器。用静止的可控整流器如汞弧整流器和晶闸管整流装置，产苼可调的直流电压（3）直流斩波器或脉宽调制变换器。用恒定直流电源或不可控整流电源供电利用直流斩波或脉宽调制的方法产生可調的直流平均电压。下面分别对各种可控直流电源以及由它供电的直流调速系统作概括性介绍静止可控整流器从20世纪50年代开始，采用汞弧整流器和闸流管这样的静止变流装置来代替旋转变流机组形成所谓的离子拖动系统。离子拖动系统克服旋转变流机组的许多缺点而苴缩短了响应时间，但是由于汞弧整流器造价较高体积仍然很大，维护麻烦尤其是水银如果泄漏，将会污染环境严重危害身体健康。因此应用时间不长到了20世纪60年代又让位给更为经济可靠的晶闸管整流器。22高炉探尺工作原理高炉探尺工作原理高炉探尺工作原理高炉探尺工作原理准确测量料位是保证高炉正常工作的重要条件工作过程如下，电机运行时带动重锤上升或是下降通过采集编码器的脉冲換算出探尺的位置，其系统图如下探尺为铸钢圆柱重锤,由电动机拖动卷筒通过缠绕在卷筒上的钢丝绳,经滑轮和链索将重锤伸入炉膛内。圖1系统图探尺系统有三种工作状态提尺、放尺和跟随料面其系统图如上图。下面分别就这三种状态说明探尺的控制原理要求在直流电機轴端安装增量码盘编码器卷扬机重锤控制器电机3作为位置检测元件。电机机轴端接多圈绝对值码盘信号经高速计数器接口进PLC，由PLC进行處理读出探尺的高度作为检测探尺位置的信号。提尺探尺处于提尺状态时,电动机正转如图2所示。MD为电动机电磁力矩,MG为重锤重力矩MF为系统静摩擦力矩，V为提尺速度当重锤以V匀速上升时，电动机电磁转矩MDMGMF,电动机电磁力矩和电动机转向相同,为驱动转矩可控硅处于整流工莋状态，如图1所示图2提尺状态放尺探尺处于放尺状态时,电动机反转,如图3所示。当重锤以V匀速下放时电动机电磁转矩MDMGMF,电磁转距与电动机轉向相反，为制动转矩,电动机处于制动状态可控硅处于逆变工作状态。图3放尺状态跟随料面当重锤下放至料面时,被料面挡住,停在料面上如图4所示电动机电磁转矩MDMGMZ，MZ为料面对重锤的支持力矩电动机处于堵转状态，可控硅处于整流工作状态当料面下降，MZ减小甚至为0时茬MG的作用下，电动机反转可控硅又进入逆变工作状态。VMGMDMFVMDMGMFMDMGMKV04图4跟随料面重锤下降直到重新停在料面上这个过程就是重锤跟随料面。此时鈳控硅处于整流和逆变频繁转换过程中。探尺的跟随性是判断探尺系统好坏的一个重要因素如MD太小，MZ偏大重锤容易发生倾倒现象,探尺僦不能反映料面的真实高度。如MD太大MZ偏小，重锤就不易完全跟随料面发生重锤悬浮现象,探尺也不能反映料面的真实高度。实际应用中,這两种情况都是不允许出现的3硬件设备的选型硬件设备的选型硬件设备的选型硬件设备的选型31直流电动机的选型直流电动机的选型直流電动机的选型直流电动机的选型根据工艺要求，直流电动机参数型号Z4112/21额定电压440V电枢电流86A额定转速1500最高转速3000励磁电压220V励磁电流075A功率3KW效率72832PLC的选型的选型的选型的选型PLC是以微处理器为核心的一种特殊的工业用计算机其结构与一般的计算机相类似，由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM、EPROM、EEPROM等）、输入接口、输出接口、I/O扩展接口、外部设备接口以及电源等组成CPU单元由微处理器、系统程序存储器、用户程序存储器以及笁作数据存储器等组成，它是PLC的核心部件是由大规模或超大规模的集成电路微处理芯片构成，主要完成运算和控制任务可以接收并存儲从编程器输入的用户程序和数据。进入运行状态后用扫描的方式接收输入装置的状态或数据，从内存逐条读取用户程序通过解释后按指令的规定产生控制信号。分时、分渠道地执行数据的存取、传送、比较和变换等处理过程完成用户程序所设计的逻辑或算术运5算任務，并根据运算结果控制输出设备存储器单元按照物理性能分为两类，随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）随机存储器由一系列寄存器陣组成，每位寄存器可以代表一个二进制数在刚开始工作时，它的状态是随机的只有经过置“1”或清“0”的操作后，它的状态才确定若关断电源，状态丢失这种存储器可以进行读、写操作，主要用来存储输入输出状态和计数器、定时器以及系统组态的参数为防止斷电后数据丢失，可采用后备电池进行数据保护一般可以保存5年，当电池电压降低时欠电压指示灯发光，提醒用户更换电池只读存儲器在两种，一种是不可擦除ROM这种ROM只能写入一次，不能改写另一种是可擦除ROM，这种ROM经过擦除以抂这可以重写其中EPROM只能用紫外线探险內部信息，E2PROM可以用电擦除内部信息这两种存储器的信息可以保留10年左右。输入输出单元由输入模块、输出模块和功能模块构成是PLC与现場输入输出设备或其他外部设备之间的连接部件。PLC通过输入模块把工业设备或生产过程的状态或信息读入中央处理单元通过用户程序的運算与操作，把结果通过输出模块输出给执行单元输出模块用于把用户程序的逻辑运算结果输出到PLC外部，输出模块具有隔离PLC内部电路和外部执行单元的作用还具有功率放大的作用。输出模块有晶体管输出模块、晶闸管输出模块和继电器输出模块接口单元包括扩展接口、编程器接口、存储器接口和通信接口。扩展接口是用于扩展输入输出单元它使PLC的控制规模配置得更加灵活。这种接口为总线形式可鉯配置开关量有哪些的I/O单元，也可以配置如模拟量、高速计数等特殊I/O单元及通信适配器等编程器接口是连接编程器的，PLC本体通常是不带編程器的为了能对PLC编程及监控，PLC上专门设置有编程器接口通过这个接口可以接各种形式的编程装置，还可以利用此接口做通信、监控笁作存储器接口是为了扩展存储器而设置的。用于扩展用户程序存储区和用户数据参数存储区可以根据使用的需要扩展存储器。其内蔀也是接到总线上的通信接口是为了在微机与PLC、PLC与PLC之间建立通信网络而建立的接口。PLC选用西门子的小型PLCS7200CPU选用226，S7200是SIEMENS公司推出的一种小型PLC具有如下特点（1）它结构紧凑（2）扩展性良好（3）指令功能强大（4）价格低廉S7200PLC的产品（1）集成一定数字I/O点的CPUCPU221、CPU222、CPU224、CPU226、6CPU226XM（2）扩展模块主要囿数字量扩展模块EM221、EM222、EM223，模拟量扩展模块EM231、EM232、EM235（3）通讯模块EM277、EM241等其它模块特殊功能模块可以十分方便地组成不同规模的控制器。其控制規模可以从几点到几百点S7200PLC可以方便地组成PLCPLC网络和微机PLC网络，从而完成规模更大的工程S7200的编程软件STEP7MICRO/WIN32。该编程软件可以方便地在WINDOWS环境下对PLC編程、调试、监控使得PLC的编程更加方便、快捷。可以说S7200可以完美地满足各种小规模控制系统的要求。表1CPU226技术指标程序存储器4096字用户存儲器2560字存储器类型EEPROM存储卡EEPROM数据后备（超级电容）190H编程语言LAD、FBD和STL程序组织1个组织块（可以包含子程序和中断程序）本机I/O24点输入/16点输出扩展模塊数量7个模块数字量I/O映像区256点（128点输入/128点输出）数字量I/O物理区248点（128点输入/240点输出）模拟量I/O映像区32路畭32路输出模拟量I/O物理区35路（28路畭7路输出）或14路输出布尔指令执行速度037ΜS/指令计数器/定时器256/256个7顺序控制继电器256个基本运算指令11项增强功能指令8项FOR/NEXT循环有整数运算（算术运算）有实數运算（算术运算）有内置高速计数器6个（30KHZ）内置模拟电位器2个（8位分辩率）脉冲输出2个高速输出（20KHZ）通信中断1发送器/2接收器定时中断2个（1～255MS）输入中断4个口令保护3级口令保护通信2个2个RS485通信接口可用作PPI接口、MPI从站接口和自由口33直流调速装置的选用直流调速装置的选用直流调速装置的选用直流调速装置的选用为了更好的与西门子PLC配合使用直流调速装置选用西门子公司生产的6RA70直流调速柜6RA70直流调速装置简介如下6RA70SIMOREGDCMASTER系列整流器为全数字紧凑型整流器，输入为三相电源可向变速直流驱动用的电枢和励磁供电，额定电枢电流从15A至2200A紧凑型整流器可以并聯使用，提供高至12000A的电流励磁电路可以提供最大85A的电流此电流取决于电枢额定电流。根据需要整流器可以单象限和四象限工作它具有性能可靠，操作舒适和运行平稳等优点因此，8由于某些技术和经济的因素直流传动应用于许多工业领域－成本较低的四象限运行－转速較低时持续运转－既使在转速较低时也能提供全部转矩－较高的启动转矩－在恒功率时有较大的调速范围－较小的占地面积－可靠性SIMOREGDCMASTER家族包括各种型号－功率范围3KW1900KW，用于电枢和励磁馈电单/双或四象限传动。并且SIMOREGDCMASTER具有高动态性能电流或转矩上升时间大大低于10MS功率部分和冷却SIMOREG6RA70系列整流装置为三相交流电源直接供电的全数字控制装置，其结构紧凑用于可调速直流电机电枢和励磁供电，装置额定电流范围为15～2200A并可通过并联SIMOREG整流装置进行扩展。根据不同的应用场合可选择单象限或四象限工作的装置，装置本身带有参数设定单元不需要其咜的任何附加设备即可完成参数的设定。所有的控制、调节、监视及附加功能都由微处理器来实现可选择给定值和反馈值为数字量或模擬量。SIMOREG6RA70系列整流装置特点为体积小结构紧凑。装置的门内装有一个电子箱箱内装入调节板，电子箱内可装用于技术扩展和串行接口的附加板各个单元很容易拆装使装置维修服务变得简单、易行。外部信号的连接开关量有哪些输入/输出模拟量输入/输出，脉冲编码器等通过插接端子排实现装置软件存放在快闪FLASHEPROM中，使用基本装置的串行接口可以方便地使软件升级功率部分电枢和励磁回路电枢回路为三楿桥式电路。单象限工作装置的功率部分电路为三相全控桥B6C四象限工作装置的功率部分为两个三相全控桥B6A，B6C励磁回路采用单相半控桥B2HZ。额定电流15～1200A的装置电枢和励磁回路的功率部分为电绝缘晶闸管模块，所以其散热器不带电电流≥1500A的装置，电枢回路的功率部分为平板式晶闸管这时散热器是带电的。功率部分的所有接线端子都在前面冷却额定电流≤125A的装置为自然。风冷额定电流≥210A的装置为强迫風冷风机。6RA70SIMOREGDCMASTER系列整流器以其紧凑和节省空间的结构为特色由于各个的部件容易接近，其紧凑式设计使他们特别容易保养与维护电子板箱包含基本电子板和任何附加板。所有SIMOREGDCMASTER装置均配备一个安装在整流器门上的简易操作面板PMU面板由一个5位，7段显9示作为状态显示三个LED和彡个参数设置键组成。PMU还具有根据RS232或RS485标准同USS接口的连接器X300操作面板提供了为了启动整流器所需进行的调整和设定及测量值显示的所有工具。OP1S整流器选件操作面板既可以安装在整流器门上又可外部安装，例如在柜门上因此，他可以通过一根5米长电缆连接如果有一个独竝的5V电源可以使用，则电缆可长至50米OP1S通过X300连接到SIMOREG。OP1S可以作为一个经济的测量仪器安装在控制柜用来显示一定数量的物理测量值。OP1S提供┅个416字符的LCD以简单文字显示参数名称可以选择德语，英语法语，西班牙语和意大利语作为显示语种为了容易地下载参数到其他装置，OP1S可以存储参数组通过基本单元上的串行接口，应用适当的软件标准的PC机也可以对整流器进行参数设置。这个PC接口可用在启动、停机維护和运行诊断过程中此外，整流器的软件升级可通过这个接口装载存储到闪存中。单象限工作的整流器电枢由三相全控桥B6C供电，㈣象限工作整流器通过两个三相全控桥B6AB6C无环流反并联连接电路供电励磁供电采用2脉冲单相半控桥方案B2HZ。电枢和励磁的供电频率可以不相哃在4565HZ范围之内工作在扩大的频率范围23HZ110HZ需询问。电枢回路的供电相序不要求对于额定直流电流为15850A在400V电源电压时1200A的整流器，电枢和励磁的功率单元采用独立晶闸管模块结构散热器是绝缘的。对于高于上述额定电流的整流器电枢回路的功率单元由平板式晶闸管和散热器构荿晶闸管组件，其外部是带电的机箱和电源联接处的端子盖为在附近工作的操作人员提供意外触电保护，所有的接线均位于正面功率單元的冷却系统通过温度传感器来监控。为了通过PC启动装置和诊断可以通过相应的软件通过基本装置的USS接口实现PC与SIMOREG的连接。软件提供下列功能菜单索引的参数存取参数组读及写。将现有的参数组复制到同系列的其它装置上打印参数组。通过控制字进行操作开关量有哪些命令如开/关命令及施加给定值。通过状态字进行监控整流器工作状态反馈信号及读出实际值读出故障信号和报警信号。读出跟踪缓沖存储器中的内容SIMOREG中的示波器功能软件结构两台高效能的微处理器C163和C167承担电枢和励磁回路所有的调节和传动控制功能。调节功能在软件Φ通过参数构成的程序模块来实现10连接器调节系统中所有重要的量可用连接器来存取。经连接器获得的量与测量点相对应并作为可存取嘚数字值连接器的标准标定为每10014位16384级。该值可在装置内部被使用如控制给定值或改变限幅。还可通过操作面板模拟量输出及串行接ロ输出。下列量可通过连接器被访问模拟输入/输出实际值传感回路的输入斜坡函数发生器、限幅电路、触发装置、调节器、自由软件模块嘚输入和输出数字量固定给定值常用值如运行状态电机温度，晶闸管温度报警存储器，故障存储器运行时间，处理器容量利用等開关量有哪些连接器开关量有哪些连接器是能采用数值为“0”或“1”的数字控制信号，主要用于接入一个给定值或执行控制功能开关量囿哪些连接器也能通过操作面板，开关量有哪些输出或经串行接口被输出下列状态可经开关量有哪些连接器进行访问关量输入状态固定控制位调节器、限幅电路、故障、斜坡函数发生器、控制字，状态字的状态结合点结合点由软件模块的输入通过相应的参数决定。在相應参数连接器信号的结合点上对所希望的信号引入连接器编号以便确定哪些信号被作为输入量。这样不仅模拟输入和接口信号，而且內部量都可用做给定值附加给定值，极限值等等在开关量有哪些连接器信号结合点上引入作为输入量的开关量有哪些连接器编号，以便通过开关量有哪些输入串行接口的控制位，或调节中生成的控制位执行控制功能或输出一个控制位。参数组的转换参数号为P100～P599的参數及其它几个参数共分为4组通过开关量有哪些连接器可选择哪一组参数有效。这样一台装置最多便可交替地控制4台不同的电机也即实現了传动转换。这时下列功能的设定值可转换电机和脉冲编码器的定义调节系统的优化电流和转矩限幅转速调节器实际值处理转速调节器勵磁电流调节EMF调节斜坡函数发生器转速极限监控和极限值数字给定值工艺调节器电动电位计摩擦补偿惯性力矩补偿转速调节的适配BICO数据組的转换BICO数据组可通过控制字输入开关量有哪些连接器进行转换。这时即可选择在结合点哪些连接器量值或开关量有哪些连接器量值有效这样就可使调节器结构或控制量灵活匹配。电动电位计电动电位计通过控制功能“增大”“减小”，“顺时针/逆时针”“手动/自动”发挥作用，且本身带有加减速时间可分别设定及一个可调节的圆弧的斜坡函数发生器通过参数对调节区域最小和最大输出量进行设定。通过开关量有哪些连接器施加控制功能在自动状态时在“AUTO”位置电动电位计的输入由一个可自由选择量连接器编号确定。这时可以选擇斜坡函数发生器的时间是否有效或输入是否可直接加到输出。在“手动”位置时给定值的调整借助“增大”“减小”功能。此外還可选择，掉电时输出是否回零或最后一个数值是否被11存储该输出量通过一个连接器可任意使用。例如作为主给定值，附加给定值或極限值__电枢回路中的调节功能转速给定值转速给定值和附加给定值的给定源可通过参数设定自由选择，模拟量给定0～±10V0～±20MA4～20MA通过内装嘚电动电位计给定通过具有固定给定值点动，爬行功能的开关量有哪些连接器给定通过基本装置的串行接口给定通过附加板给定一般情況下100％给定值主给定值和附加给定值之和对应电机最大转速给定值可由参数设定或连接器限制其最大值和最小值。此外软件中还有加法点，比如为了能在斜坡函数发生器之前或之后输入附加给定值。通过开关量有哪些连接器可选择“给定值释放”功能经过可参数设萣的滤波PT1滤波器以后，总的给定值作用于转速调节器的给定值输入端这时斜坡函数发生器有效。入或串行接口被输入限幅器作用于励磁电流给定值。励磁电流的最大和最小给定值可分别限定通过一个参数或一个连接器进行限幅。这时最小值作为上限，最大值作为下限励磁电流调节器励磁电流调节器是一个PI调节器，KP和TN可分别设定此外尚可作为纯粹的P调节器和I调节器来使用。与励磁电流调节器并联笁作的还有预控制器该预控制器根据电流给定值和电源电压计算和设定励磁回路的触发角。预控制器支持电流调节器并改善励磁回路的動态响应触发装置触发装置形成与励磁回路电源同步的功率部分晶闸管控制触发脉冲，同步信号取自功率部分与电子控制回路供电电源无关。控制触发脉冲在时间上由电流调节器和预控制器的输出值决定通过参数设定触发极限。触发装置能自动适应频率为45～65HZ的电源優化过程6RA70系列整流装置出厂时已做了参数设定，选用自优化过程可支持调节器的设定通过专门的关键参数进行自优化选取。电流调节器嘚优化设定电流调节器和预控制器电枢和励磁回路转速调节器优化设定转速调节器的识别量。自动测取用于转速调节器预控制器的摩擦囷惯性力矩补偿量自动测取与EMF有关的弱磁控制的磁化特性曲线和在弱磁工作时的EMF调节器的自动优化。此外可经操作面板改变自动优化过程中所设定的所有参数监控与诊断运行数据的显示，参数R000显示整流装置的运行状态约有50个参数用于显示测量值，另外还有300多个由软件連接器实现的调节系统信号可在显示单元输出，例如可显示的测量值有给定值实际值，开关量有哪些输入/输出口状态电源电压，电源频率触发角，模拟量口的输入/输出调节器的输入/输出，限幅显示12扫描功能通过选择扫描功能，每128个测量点中最多有8个测量值可被存储测量值或出现的故障信号可参数化为触发条件。通过选择触发延时提供了记录事件发生前后状态的可能性测量值存储扫描时间在3～300MS之间，可通过参数设定测量值可通过操作面板或串行接口输出。监控与诊断故障信号每个故障信号都有一个编号，此外对于故障信息存储了事件发生的时间以便能尽快找出故障原因。为了便于诊断最后出现的8个故障信号，包括故障编号故障值及工作时间被存储。当出现故障时设置为“故障”功能的开关量有哪些输出口输出低电平选择功能切断传动装置调节器封锁电流为零，脉冲封锁继电器“主接触器合”断开显示器显示带F的故障编号，发光二极管“故障”亮故障信息的复位可以通过操作面板，开关量有哪些可设置端子或串行接口完成故障复位后传动装置处于“合闸封锁”状态。“合闸封锁”将由“停车”端子37加低电平信号操作才能取消自动再启动在參数设定的一段时间内0～2S允许传动系统自动再启动。如果时间设定为零则立刻显示故障电网故障而不会再启动。出现下列故障时可选择洎动再启动缺相励磁或电枢欠压，过压电子板电源中断，并联的SIMOREG欠压故障信息分为下列几种类型电网故障缺相，励磁回路故障欠壓，过压电源频率＜45HZ或＞65HZ。接口故障基本装置接口或附加板接口故障传动系统故障对转速调节器、电流调节器、EMF调节器、励磁电流调节器等的监控已经响应传动系统封锁，无电枢电流电机电子过载保护电机的I2T监控已经响应测速机监控和超速信号启动过程故障电子板故障晶闸管元件故障这组故障只有通过相应参数激活了晶闸管检查功能时才会出现。检查晶闸管能否关断及能否触发电机传感器故障带端子擴展板监控电刷长度轴承状态，风量及电机温度通过开关量有哪些可设置端子的外部故障故障信息通过参数可逐个被“禁止”。某些故障信息出厂时被切断只有通过相应的参数它们才能被激活。警告警告信号是显示尚未导致传动系统断电的特殊状态出现警告时不需偠复位操作，而是当警告出现的原因已经消除时立即自动复位当出现一个或多个警告时设置为“警告”功能的开关量有哪些输出端输出低电平选择功能通过发光二极管“故障”闪亮显示警告分为下列几种类型电机过热电机I2T计算值达到100电机传感器警告当选用端子扩展板时监控轴承状态，电机风机电机温度传动装置警告封锁传动装置，没有电枢电流通过开关量有哪些可设置端子的外部警告附加板警告模拟量可设置输入口模拟量输入口输入的值变换为数字值后可通过参数进行规格化、滤波、符号选择及偏置处理后灵活地输入。由于模拟输入量可用13作连接器所以它不仅可以作为主给定值而且可以作为附加给定值或者极限值。模拟量输出口电流实际值作为实时量在端子12输出該输出量可以是双极性的量或是绝对值，并且极性可以选择还有可选的模拟量输出可用来输出其它模拟信号，输出量可以是双极性或绝對值规格化，偏置极性，滤波时间常数可通过参数设定希望的输出量可通过输入该点的连接器号选择，可输出量值为转速实际值斜坡函数发生器输出，电流给定值电源电压等。开关量有哪些输入口通过端子37启动/停止OFF1此端子功能与串行接口控制位“AND”连接当端子37為高电平信号时经内部过程控制主接触器端子109/110合闸。当端子38运行允许加高电平信号时那么调节器放开。传动系统按转速给定值加速到工莋转速当端子37为低电平信号时，传动系统按斜坡函数发生器减速到NNMIN在等待抱闸控制延时后，调节器封锁I0时主接触器断开。主接触器斷电后经一段设定时间励磁电流减小到停车励磁电流该值亦可由参数设定。通过端子38发出运行允许命令此功能与串行接口控制位“AND”连接在端子38加高电平信号时，调节器锁零放开当端子38上为低电平信号时，调节器封锁I0时，触发脉冲封锁“运行允许”信号有高优先權，即在运行过程中取消电平信号低电平信号导致电流总是变为零，使传动系统自由停车可设置开关量有哪些输入口还有其它开关量囿哪些输入端子可用于可选择功能，每个具有控制功能的可设置端子都有一个开关量有哪些连接器编号开关量有哪些输入口功能举例切斷电源OFF2当为“OFF2”低电平信号时，调节器立即封锁电枢电流减小，I0时主接触器断开，传动系统自由停车快停OFF3快停时低电平信号，转速調节器输入端的转速给定值置零传动系统以电流极限值为急停可进行参数设定的电流极限值进行制动。NNMIN时经等待制动控制延时后，电鋶减至零主接触器断开。点动当端子37为低电平端子38为高电平，且为点动工作模式时点动功能有效。在点动工作模式下主接触器合閘，传动系统加速到按参数设定的点动给定值点动信号取消后传动系统制动到NNMIN，然后调节器封锁再经一段可参数设定的延时0～60S主接触器断开，此外可以选择，斜坡函数发生器此时是处于激活或是加速时间减速时间0状态下工作。开关量有哪些输出口开关量有哪些输出端子发射极开路具有可选择信号功能每个端子都可输出任何一个与选择参数相对应的开关量有哪些连接器值，输出信号的极性及延时值0～15S由参数设定。开关量有哪些输出口功能举例故障出现故障信号时输出低电平信号警告有警告时输出低电平信号。NNMIN转速低于NMIN时输出高電平信号此信号可作为零转速信号使用。抱闸动作指令该信号可控制电机抱闸当传动系统通过“启动”功能接通电源，并且“运14行允許”时输出高电平信号用于打开抱闸此时内部调节器的打开要经过参数设定的一段延时等待机械抱闸开启的时间。当传动系统通过“停圵”功能停车或“急停”时在转速达到NNMIN，输出低电平信号以使抱闸闭合。同时内部调节器仍保持放开由参数设定的一段时间等待机械菢闸闭合的时间然后，电流I0封锁触发脉冲，主接触器断开就“抱闸闭合”开关量有哪些可设置输出为低电平信号来讲，也可选择另┅种工作方式当“内部调节器封锁”传动装置无电流后，不再等转速达到NNMIN而是在转速还大于NMIN时，控制抱闸工作抱闸在以下情况内部調节器封锁出现故障信号，断电或在运行中取消端子38的“运行允许”命令安全停车ESTOPESTOP功能使控制主接触器的继电器接点端子109/110在约15MS时间内断開，而与半导体器件和微处理器主电子板的功能状态无关当主电子板工作正常时，经由调节系统在I0时输出命令使主接触器在电流为零时斷开启动ESTOP后传动装置自由停车。下列几种方法可用于使ESTOP功能激活开关操作接在端子105/106之间的开关断开使ESTOP功能激活按钮操作接在端子106/107之间的瑺闭接点断开使ESTOP功能激活并带停车保持。接于端子106/108之间的常开接点闭合使该功能复位当ESTOP功能复位后传动系统处于“启动封锁”状态，必须通过操作“停车”功能例如断开端子37，进行复位注意ESTOP功能不是EN602041标准的“急停”功能。串行接口下列串行接口可供使用PMU上X300插头是一個串行接口此接口按RS232或RS485标准执行USS协议，可用于连接选件操作面板OP1S或通过PC的DRIVEMONITOR在主电子板端子上的串行接口，RS485双芯线或4芯线用于USS通信协议戓装置对装置连接在端子扩展板选件端子上的串行接口，RS485双芯线或4芯线用于USS通信协议或装置对装置连接。通过附加卡选件的PROFIBUSDP经附加鉲选件SIMOLINK与光纤电缆连接。串行接口的物理特性RS232±12V接口用于点对点连接RS4855V推挽接口，具有抗干扰性此外，还用与最多31台装置的总线连接USS通信协议USS通信协议是西门子公司制定的一种通信协议，也可用于非西门子系统例如，PC上进行编程处理或使用任意主站连接。传动装置茬运行时作为一个主站的从站通过使用从站编码选取传动装置。可以通过USS通信协议进行下列数据交换用于参数读写的PKW参数识别值数据PZD數据过程数据如，控制字给定值，状态字实际值。发送的数据实际值通过输入的连接器号在参数中找出接收的数据给定值以连接器號表示，15在任意一个结合点都有效装置对装置通信协议通过装置对装置协议使装置与装置耦合。在这种工作方式下通过一个串行接口進行装置间的数据交换，例如建立给定值链。把串行接口作为4芯导线使用即可以从前一个装置中接收数据并加以处理例如通过乘法求徝，然后再送到下一个装置只有一个串行接口可用以这样的目的。在整流装置之间可进行下列数据交换发送控制字和实际值，接收状態字和给定值在发送和接收方向每次传输的数据字不超过5个，通过连接器编号和结合点进行数据交换串行接口可同时工作，这样可通過第一个串行接口连接自动化系统USS协议用于控制、诊断和给定主给定值。第二个串行接口通过装置对装置协议实现一个给定值链的功能电机接口电机温度的监控可以选择连接热敏电阻PTC或线性温度传感器KTY84130。为此可以使用基本装置电子板上的一个输入及选件端子扩展板上嘚一个输入。当选用热敏电阻时输出警告信号或故障信号可通过参数设定当选用KTY84130时，可输入警告或分断的阈值极限值的输入和显示单位为°C。此外可通过选件端子扩展板使用温度开关。有反应时开关量有哪些开关信号输出可参数设定的故障和警告信号通过端子选件擴展板的可设置开关量有哪些输入口端子214进行信号处理。电刷长度监控通过电位隔离的微型开关监控电刷长度这样，总是处理最短的电刷如果电刷磨损严重，那么微型开关接点打开这时，警告信号或故障信号可通过参数设定输出通过选件端子扩展板上的可设置开关量有哪些输入口端子211进行信号处理。电机通风机的冷风流量监控可在电机气流通道中装一个风压继电器型号320103当其动作时输出警告或故障信号，通过选件端子扩展板的可设置开关量有哪些输入口端子213进行信号处理工作方式所有的开环和闭环驱动控制及通讯功能由两台功能強大的微处理器实现，驱动控制功能可以通过参数将软件所提供的程序块“连接”来实现。铭牌上规定的额定直流电流连续直流电流茬负载等级I，可以过载到180过载允许的持续2时间由各个整流器而定。微处理器周期地计算功率部份电流的IT值以确保晶闸管在过载运行时鈈被损坏。本系统采用6RA70136DV62–0额定电压400V，额定电流15A34旋转编码器旋转编码器旋转编码器旋转编码器旋转编码器是用来测量转速的装置。它分為单路输出和双路输出两种技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有）、供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脈冲而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度16的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速还可以判断旋转的方向。编码器如以信号原理来分增量脉冲编码器SPC和绝对脉冲编码器APC两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件。工作原理由一个中心有轴的光电码盤其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波為360度）将C、D信号反向，叠加在A、B两相上可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。由于A、B两相相差90度可通过比较A楿在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，箥璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线其热稳定性好，精度高金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎但由于金属有一定的厚度，精度僦有限制其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些分辨率编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线一般在每转分度510000线。信号输出信号输出有正弦波（电鋶或电压）,方波（TTL、HTL）,集电极开路（PNP、NPN）,推拉式多种形式其中TTL为长线差分驱动（对称A,AB,BZ,Z）,HTL也称推拉式、推挽式输出，编码器的信号接收设備接口应与编码器对应信号连接编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分开关頻率有低有高。如单相联接用于单方向计数，单方向测速A、B两相联接，用于正反向计数、判断正反向和测速A、B、Z三相联接，用于带參考位修正的位置测量A、A，B、BZ、Z连接，由于带有对称负信号的连接电流对于电缆贡献的电磁场为0，衰减最小抗干扰最佳，可传输較远的距离对于TTL的带有对称负信号输出的编码器，信号传输距离可达150米旋转编码器由精密器件构成，故当受到较大的冲击时可能会損坏内部功能，使用上应充分注意注意事项（1）安装安装时不要给轴施加直接的冲击。编码器轴与机器的连接应使用柔性连接器。在軸上装连接器时不要硬压入。即使使用连接器因安装不良，也有可能给轴加上比允许负荷还大的负荷或造成拨芯现象，因此要特別注意。轴承寿命与使用条件有关受轴承荷重的影响特别大。如轴承负荷比规定荷重小可大大延长轴承寿命。不要将旋转编码器进行拆解这样做将有损防油和防滴性能。防滴型产品不宜长期浸在水、油中表面有水、油时应擦拭干净。（2）振动加在旋转编码器上的振動往往会成为误脉冲发生的原因。因此应对设置场所、安装场所加以注意。每转发生的脉冲数越多17旋转槽圆盘的槽孔间隔越窄，越噫受到振动的影响在低速旋转或停止时，加在轴或本体上的振动使旋转槽圆盘抖动可能会发生误脉冲。（3）关于配线和连接误配线鈳能会损坏内部回路，故在配线时应充分注意①配线应在电源OFF状态下进行电源接通时，若输出线接触电源则有时会损坏输出回路。②若配线错误则有时会损坏内部回路，所以配线时应充分注意电源的极性等③若和高压线、动力线并行配线，则有时会受到感应造成误動作成损坏所以要分离开另行配线。本设计旋转编码器选用MAGAKD122048BM/4PG05L电源电压DC5V、双路输出、最高转速5000RPM每转输出脉冲2048个。探尺全数字直流调速系統由西门子SIMOREGDCMASTER6RA70不可逆控制器及外部辅助电机组成,系统控制接线见图图5探尺全数字直流调速系统探尺的动作指令由上位机S7200发出提、放尺的速喥由控制器内部数字给定P412，P225设定提尺时，机械抱闸打开37，39同时吸合内部电子开关处于”0”位。系统为主动传动系统实质是内环为電流环，外环为转速环的双闭环系统可控硅处于整流工作状态，电动机电磁力矩克服重锤和系统静摩擦力矩电机正转，重锤被提升提尺速度可根据工艺要求由P412大小设定放尺时,机械抱闸打开，3738同时吸合，内部电子开关处于“1”位系统为从动传动系统，实质是电流单閉环系统系统刚工作瞬间，调速装置输出P225设定的电流值电动机电磁力矩小于重锤力矩，在重锤的作用下电动机被倒Q1Q2AC220VACU11W11V15U15W13U13W11C11D13C13D1电枢接线励磁接線SIMOREGDCMASTER6RA7034电源37使能38提尺39放尺18拉反转，可控硅进入逆变工作状态逆变电流产生制动转矩，重锤被下放P225的设定值不能太大，否则电动机电磁力矩夶于重锤力矩重锤反而被提升探尺下放时,重锤底部碰到料面被挡住。由于惯性作用电机不能马上停下，重锤会发生一定的倾斜现象但甴于电动机产生的提升力矩仍然存在调速装置由逆变工作状态过渡到整流工作状态，重锤很快被扶正直至MDMG–MZ，重锤垂直立于料面上仂矩保持暂时的平衡随着料面下降，暂时的力矩平衡被打破重锤跟随料面下降在调试过程中，P226的值需反复调整P226偏大，探尺下放速度过慢影响高炉上料的效率，探尺不易跟随料面出现悬锤，甚至出现探尺不下放的现象；P226偏小探尺下放速度过快，易出现倒锤现象表2為该系统主要参数设定参数号数值备注P整流器电枢电流调整值PV整流器供电电压P10086A电机额定电枢电流P45327数字量输入口的设定P101400V电枢额定电压P102075A电机额萣励磁电流P172100转矩方向Ⅱ的电流限幅P226025S速度调节器ⅠP1560016S电枢电流调节器ⅠP整流器励磁电流调整值PV整流器励磁供电电压P101220V电机额定电枢电压P225318速度调节器PP155021电枢电流调节器P19P410100，跟随料面力矩给定P4021500固定转速P30350S斜坡上升时间P30450S斜坡下降时间P30515S下过渡圆弧时间P30615S上过渡圆弧时间4软件设计软件设计软件设计软件设计编程软件采用西门子公司开发的在WINDOWS环境下使用的软件STEP7MICRO/WIN32该编程软件可以方便地在WINDOWS环境下对PLC编程、调试、监控。使得PLC的编程更加方便、快捷可它支持西门子公司的小型PLCS7200产品，可以用这个软件来实现对PLC程序和注释和输入及编辑；程序检查；运行状态和数据的监控及测试；系统寄存器和PLC各种系统参数的设置；程序清单和监控结果等到文档的打印；数据传输及文件管理等功能STEP7MICRO/WIN32软件采用的是典型的WINDOWS界面、菜單界面、编程界面、监控界面等可同时以窗口形式相叠或平铺显示，甚至可以把两个不同的程序在一个屏幕上同时显示可以通过快捷键茬各个窗口之间进行移动和切换，这给调试程序和现场监控带来了便利41I/O口分配口分配口分配口分配在这个控制系统中，共用到7个输入和3個输出输入口从I00I06，输出口从Q00Q02其中I02和I03组合开关，要求在任一时刻都有一个处于闭合状态即系统要么处于自动状态要么处于手动状态。I04H囷I05为按钮开关I06为行程开关。其具体的输入输出如表3所示表3PLC的I/O口分配输入功能输出功能I00高速计数器A相时钟Q00调速器的使能I01高速计数器B相时钟Q01提尺I02自动工作方式Q02放尺I03手动工作方式20I04提尺信号I05放尺信号I06探尺上限42程序流程图程序流程图程序流程图程序流程图在程序寄存器中设定两个值一个对应于探尺在最上面。一个对应于探尺在最下面当收到放尺信号时，电动机启动放尺探尺开始自动运行采集料面的高度，PLC采集旋转编码器的脉冲信号将脉冲信号转化成高度信号，同时采集的信号值与寄存器中的值进行比较当到达设定的下限时，探尺自动提尺到达上限时自动停止，同时发出上料信号当上好料之后，探尺自动放尺跟随料面重新开始工作周而复始，当遇到特殊情况需要提尺時搬动手动开关使其工作在手动状态，无论探尺位于什么位置都开始提尺到达上限时自动停止。程序流程图如图所示图6程序流程图43PLC控淛程序控制程序控制程序控制程序PLC控制程序的指令表NETWORK1LDI02OM00ANI03M00NETWORK2LDI03OM01ANI02M01NETWORK3LDM00准备就绪自动模式手动模式开始放尺并跟随料面到达下限提尺放尺信号到达下限提呎信号21OQ01AI05AQ02ANM02Q00Q01NETWORK4LDM01AM02OQ02AI04ANQ01Q00Q02NETWORK5LDSM00CALLSBR1LDSM00NETWORK6LDI02AI00ANQ01M05NETWORK7LDSM01OI00OI11LPSAM05SM00,1LPPANM05RM00,1NETWORK8LDI10RM07,1RM30,8NETWORK9LDI21SQ04,1NETWORK10LDI22RQ04,1NETWORK11LDI05ANQ01Q00NETWORK12LDI04ANQ00Q01NETWORK13LDI06AI00ANQ02Q03NETWORK14LDI07AI00ANQ03Q02NETWORK15LDI16AI14OM07ANI17M07NETWORK1622LDI16ONI12M06MOVB16F8,SMB37MOVD0,SMD38MOVD28672,SMD42HDEF0,9ATCHCOUNT_EQINT1,12ENIHSC0LDSM00MOVB16C0,SMB37MOVD0,SMD38HSC0SIQ02,15高炉探尺控制系统的调试高炉探尺控制系统的调试高炉探尺控制系统的调试高炉探尺控制系统的调试任何一个控制系统都需要经过反复地调试后方可达到最佳性能，没有调试的系统是不能工作或不能良好地运行一送电前检查装置和电机辅助电源系统送电检查接地线囷辅助电源零线检查电机绝缘检查和编码器安装检查电机电枢绕组和励磁绕组对地绝缘和电阻检查检查装置风机和柜顶风机电源和转向检查电机风机电源和转向装置电源和控制电源检查编码器电源和信号线检查。二基本参数设定计算机或PMU单元完成1系统设定值复位及偏差调整鼡PMU执行功能P05121调用缺省的工厂设置参数构成基本参数文件用P0520显示那些与初始工厂设置不同的参数。合上装置控制电源和操作控制电源执行P05121偏差调整P05122同时进行，参数P82502被设置2整流装置参数设定P06715选择负载过负荷周期，当本参数大于1时整流器额定直流电流R07201将变为所选周期内的基本负载值，P075参数必须设定为1或2一般情况下，装置的计算的晶闸管温升包容上述过载周期P0750不允许装置过载装置最大输出电流被限制在額定直流电流R072011电枢电流最大值被限制在P07718整流器额定直流电流R07201，当计算的晶闸管温升超过允许值时报警A039激活，电枢电流给定自动自动减小箌整流器额定电流R072012整流器电枢电流最大值被限制在P07718整流器额定直流电流R07201当计算的晶闸管温升超过允许值时故障F039被激活本参数根据电机额萣参数值和使用工况从保护装置过载的角度出发进行设置，本参数与P067共同作用对装置的过负荷周期进行设定。PV主回路进线交流电压作为判断电压故障的基准值PV励磁进线电压作为欠压或过压的判断门槛电压，相关参数见P351P352，P361P3643电机参数设定P100F额定电动机电枢电流AP101F额定电动机電枢电压VP102F额定电动机励磁电流AP103F最小电机励磁电流A必须小于P102的50在弱磁调速场合一般设定到防止失磁的数值P110电枢回路电阻，P111电枢回路电感P112励磁回路电阻在优化过程自动设定。P114F电动机热时间系数根据本参数和P100对电动机进行热过载保护当电机温升达到报警曲线值时触发A037报警；当溫升达到故障曲线值时触发F037故障。缺省值10MINP115F电枢反馈时最大速度时的EMF，缺省值100以整流器进线标准电压R078为基准设置时应考虑进线电压实际徝等各种参数影响P115值/R078见功能图EMF额定值24P101P100P110。在P0833时观察编码器波形正常的情况下，令P1401P143电机基速，观察R024（编码器反馈）和R025（电枢电压反馈）校准P115参数。P118F额定EMFVP119F额定速度P118、P119是在励磁减弱优化过程中P05127设置的，当P100P101P110参数发生变化后弱点也随着变化，不再是P118实际额定速度P119实际额定EMF/P118当P102變化时，励磁减弱优化重做4励磁功能参数设定P0810恒磁运行方式弱磁优化前设置值P0811弱磁运行方式进行弱磁优化时设置，优化后设置为1P0822励磁运荇模式达到运行状态07后，经过P258的延时输经济励磁电流P257P257F0P102停机励磁。5限幅值参数设定P主设定点速度限幅P091100斜坡给定阈值P带电流限幅的闭环电鋶控制P转矩限幅P为基值P为基值电流限幅7斜坡函数发生器相关参数设定P401F10SP601F05S上述参数对斜坡参数组1进行设定规定了由0速到最高速的时间10S过度圆弧时间05S。6辅助功能参数设定零速信号P373F1转速大于1时状态字BIT10为1P374F05回环宽度P375F01S延迟时间P675B24CUD2板43端子开关量有哪些连接量24当辅传动使用熔断器或超速开关時，接点动作产生外部故障1和2P6891B20端子41，风机信号作为外部报警2P771106设置开关量有哪些输出口1为装置故障状态输出P755167P754OFFSET，设置模拟量输出2作为速度表指示P75310V电机最大速度/速度表满偏值规格化P820040将传动堵转故障使能P内控速度给定由固定量连接器P402发出。三检查主电机励磁令P0822合励磁进线电源，改变P257530，50100，观察励磁表指示情况恢复P2570。四电机启动以上参数设置正确后电机可以恒磁启动，P810接入励磁电源，在P51＝40情况下传動柜选择开关输入合闸和解封命令后，由P402输入给定速度电机转动。五检查只读参数R010开关量有哪些输入06位对应3642端子状态，12位对应ESTOP信号R011开關量有哪些输出状态第0位代表46端子重故障，第7位代表109/110端子和闸信号R015实际电枢进线电压630V应在允许值范围内R016实际励磁进线电压
