專利名稱：用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變頻器的主從控制，具體地指一種用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)是轉(zhuǎn)爐煉鋼中最主要的一個環(huán)節(jié)，在氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，爐體的平穩(wěn)傾動及準(zhǔn)確定位，直接影響到轉(zhuǎn)爐兌鐵水、吹煉、加料、出鋼、倒渣、修爐等一系列工藝過程完成的質(zhì)量。轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)作業(yè)具有低速、重載、正反轉(zhuǎn)、頻繁啟制動、強(qiáng)烈沖擊，承受較大的動負(fù)荷、工作條件惡劣等特點。此外，由于轉(zhuǎn)爐傾動機(jī)構(gòu)是采用全懸掛四點嚙合柔性傳動，四臺驅(qū)動電機(jī)與減速機(jī)剛性連接，因此，必須很好地控制四臺驅(qū)動電機(jī)出力的同步性，讓減速機(jī)的使用壽命增加，保證爐體的平穩(wěn)傾動，使得煉鋼過程得以順利進(jìn)行。現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)采用的變頻器只存在有限的自由功能塊，難以滿足復(fù)雜的控制邏輯需要，所以在轉(zhuǎn)爐傾動控制中將邏輯控制部分盡可能的交給PLC處理。對于變頻器而言，PLC的邏輯控制能力較弱，并不能滿足復(fù)雜通訊和控制的需要。但是隨著對煉鋼工藝要求的提高，轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)需要更高的響應(yīng)速度和控制精度，而PLC是通過DP總線與變頻器進(jìn)行通訊，無論是數(shù)據(jù)的傳輸延遲上還是信號抗干擾能力上，都成為其硬傷，并不能有效的提升傾動控制系統(tǒng)的整體性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法，該主從控制方法利用變頻器自身的邏輯運算功能，能夠更精確的直接采集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，大大提高控制能力。實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是一種用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法，包括將轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)中的四個交流異步電機(jī)分別連接第一變頻器、第二變頻器、第三變頻器和第四變頻器，將所述四臺變頻器通過網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)行等時同步通信，將所述四臺變頻器中的一臺變頻器用作主控制，其它至少一臺變頻器用作從控制；所述第一變頻器包括第一控制單元和第一功率單元，第二變頻器包括第二控制單元和第二功率單元，第三變頻器包括第三控制單元和第三功率單元，第四變頻器包括第四控制單元和第四功率單元，所述第一控制單元、第二控制單元、第三控制單元和第四控制單元上的接口板通過串接組成所述網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明用作從控制的變頻器使用功能塊來選擇轉(zhuǎn)矩是自身的速度調(diào)節(jié)器的輸出還是其他主機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出。由于四個變頻器之間是通過SINAMICS Link網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等時同步通信，需要對數(shù)據(jù)通訊格式進(jìn)行設(shè)置。然后，通過DCC編程的方式實現(xiàn)主機(jī)和從機(jī)各項數(shù)據(jù)同步過程中的邏輯，從而使得傾爐傳動系統(tǒng)運行的實時性、穩(wěn)定性和可靠性都能達(dá)到最優(yōu)。
本發(fā)明采用西門子S120系列變頻器，通過SINAMICS Link等時同步網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，將通訊延遲限定在3ms內(nèi)。此外，利用S120系列變頻器自身的邏輯運算功能，能夠更精確的直接采集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，大大提高了控制精度。


圖1為本發(fā)明用于轉(zhuǎn)爐傾動設(shè)備中的傳動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為第一變頻器的控制流程圖；圖3為第二變頻器的控制流程圖；圖4為第三變頻器的控制流程圖； 圖5為第四變頻器的控制流程圖；圖6為控制字bitO啟動示意圖；圖7為控制字bit3啟動示意圖；圖8為主從控制切換示意圖；圖9為轉(zhuǎn)矩選擇功能塊連接示意圖；圖10為抱閘同步功能塊示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法，是對轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)中電機(jī)的變頻系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而使連接于電機(jī)的傳動系統(tǒng)具有穩(wěn)定的同步性。如圖1所示,本發(fā)明涉及的轉(zhuǎn)爐傾動變頻控制系統(tǒng)包括第一交流異步電機(jī)500及與其連接的第一變頻器100，第二交流異步電機(jī)600及與其連接的第二變頻器200，第三交流異步電機(jī)700及與其連接的第三變頻器300，第四交流異步電機(jī)800及與其連接的第四變頻器400，第一變頻器100包括第一控制單元101和第一功率單元102，第二變頻器200包括第二控制單元201和第二功率單元202，第三變頻器300包括第三控制單元301和第三功率單元302，第四變頻器400包括第四控制單元401和第四功率單元402。 第一控制單元101上的CBE20接口板通過DRIVE-CLiQ與第二控制單元201的CBE20接口板連接，第二控制單元201的CBE20接口板通過DRIVE-CLiQ與第三控制單元301的CBE20接口板連接，第三控制單元301的CBE20接口板通過DRIVE-CLiQ與第四控制單元401的CBE20接口板連接，四個控制單元串接組成SINAMICS Link等時同步網(wǎng)絡(luò)。SINAMICS Link通訊方式是德國西門子公司在SINAMICS傳動產(chǎn)品中用于實現(xiàn)傳動裝置從站之間數(shù)據(jù)交換的一種通訊方式，DRIVE-CLiQ為一種傳動接口，用于S120變頻器及內(nèi)部模塊之間的連接，SINAMICS Link和DRIVE-CLiQ均為本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。第一交流異步電機(jī)500設(shè)有第一編碼器501，第一編碼器501單獨配置有第一編碼器模塊502，第一編碼器模塊502通過DRIVE-CLiQ與第一功率單元102連接。第二交流異步電機(jī)600設(shè)有第二編碼器601，第二編碼器601單獨配置有第二編碼器模塊602，第二編碼器模塊602通過DRIVE-CLiQ與第二功率單元202連接。第三交流異步電機(jī)700設(shè)有第三編碼器701，第三編碼器701單獨配置有第三編碼器模塊702，第三編碼器模塊702通過DRIVE-CLiQ與第三功率單元302連接。第四交流異步電機(jī)800設(shè)有第四編碼器801，第四編碼器801單獨配置第四編碼器模塊802，第四編碼器模塊802通過DRIVE-CLiQ與第四功率單元402連接。本實施例中，第一變頻器100、第二變頻器200、第三變頻器300和第三四變頻器400為西門子S120系列變頻器，其中第一控制單元101、第二控制單元201、第三控制單元301和第四控制單元401均為⑶320-2 DP控制單元。第一功率單元102、第二功率單元202、第三功率單元302和第四功率單元402均為PM340功率單元。第一編碼器模塊502、第二編碼器模塊602、第三編碼器模塊702、第四編碼器模塊802為smc30編碼器模塊。本發(fā)明方法將所述四臺變頻器中的一臺變頻器用作主控制，要求四臺變頻器按裝置順序進(jìn)行切換，當(dāng)用作主控制的第一變頻器100出現(xiàn)故障，切換至第二變頻器200為主控制；當(dāng)?shù)诙冾l器200出現(xiàn)故障，切換至第三變頻器300為主控制；至少保證2臺變頻器同時運行，超過2臺裝置故障，則傾動系統(tǒng)停車。因此，本發(fā)明要求傳動系統(tǒng)中四臺變頻器在能夠切換主機(jī)的同時，達(dá)到一主帶三從、一主帶二從或者一主帶一從的控制方式。
由于四臺變頻器之間的通訊是通過SINAMICS Link網(wǎng)絡(luò)，所以對同步網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊格式進(jìn)行如下表I的定義
權(quán)利要求
1.一種用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法，其特征在于 將轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)中的四個交流異步電機(jī)分別連接第一變頻器、第二變頻器、第三變頻器和第四變頻器，將所述四臺變頻器通過網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)行等時同步通信，將所述四臺變頻器中的一臺變頻器用作主控制，其它至少一臺變頻器用作從控制； 所述第一變頻器包括第一控制單元和第一功率單元，第二變頻器包括第二控制單元和第二功率單元，第三變頻器包括第三控制單元和第三功率單元，第四變頻器包括第四控制單元和第四功率單元，所述第一控制單元、第二控制單元、第三控制單元和第四控制單元上的接口板通過串接組成所述網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法，其特征在于用作從控制的變頻器使用功能塊來選擇轉(zhuǎn)矩是自身的速度調(diào)節(jié)器的輸出還是其他主機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法，其特征在于，對所述第一變頻器按照以下步驟進(jìn)行控制 若第一變頻器無故障，且第二變頻器、第三變頻器和第四變頻器沒有全故障，則所述第一變頻器工作在速度環(huán)，將第一變頻器速度PI調(diào)節(jié)器輸出轉(zhuǎn)矩和狀態(tài)字放入到緩沖區(qū)； 第一變頻器接收PLC控制字完成啟動或停止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法，其特征在于，對所述第二變頻器按照以下步驟進(jìn)行控制 若第二變頻器無故障，第一變頻器無故障，則第二變頻器工作在轉(zhuǎn)矩環(huán)，將第一變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩作為第二變頻器的轉(zhuǎn)矩輸入，將第一變頻器的抱閘信號作為第二變頻器抱閘輸出，將第二變頻器的速度PI調(diào)節(jié)器輸出轉(zhuǎn)矩和狀態(tài)字放入到緩沖區(qū)，第二變頻器接收PLC控制字完成啟動或停止； 若第二變頻器無故障，第一變頻器有故障，且第三變頻器和第四變頻器沒有全故障，則第二變頻器工作在速度環(huán)，將第二變頻器的抱閘信號作為第二變頻器抱閘輸出，將第二變頻器的速度PI調(diào)節(jié)器輸出轉(zhuǎn)矩和狀態(tài)字放入到緩沖區(qū)；第二變頻器接收PLC控制字完成啟動或停止。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法，其特征在于，對所述第三變頻器按照以下步驟進(jìn)行控制 若第三變頻器無故障，第一變頻器無故障，則第三變頻器工作在轉(zhuǎn)矩環(huán)，將第一變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩作為第三變頻器的轉(zhuǎn)矩輸入，將第一變頻器的抱閘信號作為第三變頻器抱閘輸出，將第三變頻器的速度PI調(diào)節(jié)器輸出轉(zhuǎn)矩和狀態(tài)字放入到緩沖區(qū)，第三變頻器接收PLC控制字完成啟動或停止； 若第三變頻器無故障，第一變頻器有故障，如第二變頻器無故障，則第三變頻器工作在轉(zhuǎn)矩環(huán)，將第二變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩作為第三變頻器的轉(zhuǎn)矩輸入，將第二變頻器的抱閘信號作為第三變頻器抱閘輸出，將第三變頻器的速度PI調(diào)節(jié)器輸出轉(zhuǎn)矩和狀態(tài)字放入到緩沖區(qū)，第三變頻器接收PLC控制字完成啟動或停止； 若第三變頻器無故障，第一變頻器有故障，第二變頻器有故障，且第四變頻器無故障，則第三變頻器工作在速度環(huán)，將第三變頻器的抱閘信號作為第三變頻器抱閘輸出，將第三變頻器的速度PI調(diào)節(jié)器輸出轉(zhuǎn)矩和狀態(tài)字放入到緩沖區(qū)，第三變頻器接收PLC控制字完成啟動或停止。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法，其特征在于，對所述第四變頻器按照以下步驟進(jìn)行控制 若第四變頻器無故障，第一變頻器無故障，則第四變頻器工作在轉(zhuǎn)矩環(huán)，將第一變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩作為第四變頻器的轉(zhuǎn)矩輸入，將第一變頻器的抱閘信號作為第四變頻器抱閘輸出，將第四變頻器狀態(tài)字放入緩沖區(qū)；第四變頻器接收PLC控制字完成啟動或停止； 若第四變頻器無故障，第一變頻器有故障，如第二變頻器無故障，則第四變頻器工作在轉(zhuǎn)矩環(huán)，將第二變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩作為第四變頻器的轉(zhuǎn)矩輸入，將第二變頻器的抱閘信號作為第四變頻器抱閘輸出，將第四變頻器狀態(tài)字放入到緩沖區(qū)；第四變頻器接收PLC控制字完成啟動或停止； 若第四變頻器無故障，第一變頻器有故障，第二變頻器有故障，且第三變頻器無故障，則第四變頻器工作在轉(zhuǎn)矩環(huán)，將第三變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩作為第四變頻器的轉(zhuǎn)矩輸入，將第三變頻器的抱閘信號作為第四變頻器抱閘輸出，將第四變頻器狀體放入到緩沖區(qū)；第四變頻器接收PLC控制字完成啟動或停止。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法，其特征在于，所述四個變頻器為西門子S120系列變頻器，將所述四臺變頻器通過SINAMICS Link網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)行等時同步通信；所述第一控制單元、第二控制單元、第三控制單元和第四控制單元上的CBE20接口板通過DRIVE-CLIQ串接組成SINAMICS Link網(wǎng)絡(luò)，所述SINAMICS Link網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊格式進(jìn)行如下的設(shè)置將CBE20的固件選擇參數(shù)p8835設(shè)為3，啟用CBE20接口的SINAMICS Link 網(wǎng)絡(luò)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法，其特征在于 通過SINAMICS Link站地址參數(shù)p8836分別設(shè)置四個控制單元的SINAMICS Link站地址，其中， 通過IF1/IF2接口 PZD功能選擇參數(shù)p8815設(shè)置IFl接口報文通道模式為profisafe，IF2接口報文通道模式為isochronous ； 通過P8839設(shè)置報文通道IFl，IF2對應(yīng)的硬件接口，其中IFl接口定義標(biāo)準(zhǔn)報文，IF2接口只能定義自由報文，即定義p8839 [O]為control unit onboard, p8839 [I]為COMMboard ； p8870為PZD報文接收緩沖區(qū)編號，設(shè)置第二變頻器的p8870 [O] =1，p8870 [3] =2，p8870[4]=3,第三變頻器的 p8870
=l，p8870[l]=l，p8870[3]=2，p8870[4]=3，p8870[5]=2，p8870[6]=3，第四變頻器的 p8870
=l，p8870[l]=l，p8870[2]=l，p8870[3]=2, p8870[4]=3, p8870[5]=2, p8870[6]=3, p8870[7]=2, p8870[8]=3 ； P8871為PZD報文發(fā)送緩沖區(qū)編號，設(shè)置第一變頻器的p8871
=l，p8871[l]=2，p8871[2]=3，第二變頻器的 p8871
=l，p8871[l]=2，p8871[2]=3，第三變頻器的p8871
=l, p8871[l]=2, p8871[2]=3； p8872為PZD報文接收緩沖區(qū)對應(yīng)數(shù)據(jù)來源的節(jié)點地址，設(shè)置第二變頻器的p8872
=l, p8872[3]=l, p8872[4]=l,設(shè)置第三變頻器的 p8872
=l, p8872[l]=2,p8872[3]=l, p8872[4]=l, p8872[5]=2, p8872[6]=2,設(shè)置第四變頻器的 p8872
=l,p8872[I]=2，p8872[2]=3，p8872[3]=1，p8872[4]=1，p8872[5]=2，p8872[6]=2，p8872[7]=3，p8872[8]=3。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法，其特征在于 第一控制單元從報文通道IFl接口接收PLC發(fā)送過來的控制字中，選用控制字第3位bit3來控制啟停。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或7所述用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法，其特征在于用作從控制的變頻器使用MUX8和B_W功能塊來選擇轉(zhuǎn)矩是自身的速度調(diào)節(jié)器的輸出還是其他主機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出，即B_W功能塊輸入引腳分別連接的是主從選擇控制字前3位，MUX8功能塊的引腳X3、X5、X6分別對應(yīng)外部的轉(zhuǎn)矩，具體為 將第二變頻器的X6連接第一變頻器的轉(zhuǎn)矩輸出； 將第三變頻器的X6連接第一變頻器的轉(zhuǎn)矩輸出，將X5連接第二變頻器的轉(zhuǎn)矩輸出； 將第四變頻器的X6連接第一變頻器的轉(zhuǎn)矩輸出，將X5連接第二變頻器的轉(zhuǎn)矩，將X3連接第三變頻器的轉(zhuǎn)矩輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于轉(zhuǎn)爐傾動變頻系統(tǒng)的主從控制方法，用于對轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)中電機(jī)的變頻系統(tǒng)進(jìn)行控制。該方法將轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)中的四個交流異步電機(jī)分別連接第一變頻器、第二變頻器、第三變頻器和第四變頻器，所述四個變頻器為西門子S120系列變頻器；所述四臺變頻器通過SINAMICS Link網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等時同步通信；將所述四臺變頻器中的一臺變頻器用作主控制，其它至少一臺變頻器用作從控制。本發(fā)明采用西門子S120系列變頻器，通過SINAMICS Link等時同步網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，將通訊延遲限定在3ms內(nèi)。此外，利用S120系列變頻器自身的邏輯運算功能，能夠更精確的直接采集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，大大提高了控制精度。
文檔編號C21C5/50GK103014229SQ20121057077
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者王川, 陳煉, 馬仁忠 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司