西門子新一代SINAMICSG150在鍋爐風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

　　引言

　　風(fēng)機(jī)是工礦企業(yè)的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計(jì),，全國(guó)風(fēng)機(jī),，水泵電動(dòng)機(jī)裝機(jī)容量約35000MW，耗電量約占全國(guó)電力耗電量的40%左右,。目前,，風(fēng)機(jī)和水泵運(yùn)行中還有很大的節(jié)能潛力。在風(fēng)機(jī)運(yùn)行中應(yīng)用變頻器調(diào)速,，其節(jié)電率一般可在20%~60%,，投資回收期為1~3年，不僅節(jié)電,，而且能滿足生產(chǎn)工藝的要求,，保產(chǎn)品質(zhì)量,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

　　風(fēng)機(jī)在鍋爐中也是重要設(shè)備,，工業(yè)鍋爐根據(jù)采用的燃料不同,，通常分為燃煤，燃油和燃?xì)馊N。這三種鍋爐的控制系統(tǒng)基本相同,，只是燃料量的調(diào)節(jié)手段有所區(qū)別,。變頻器在控制系統(tǒng)中可以調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量，引風(fēng)機(jī)的引風(fēng)量和燃料的進(jìn)給量,，即實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐的精確控制,，又達(dá)到了節(jié)電和節(jié)省燃料的目的。

　　G150是西門子新一代變頻器SINAMICS家族中的一員,，它不僅繼承了MasterDrive的特點(diǎn),，而且具有自身的優(yōu)點(diǎn)。G150是柜體式單傳動(dòng)的變頻器,，功率范圍75KW~2700KW,，進(jìn)線電壓分為380V~480V，500V~600V,，660V~690V三個(gè)電壓等級(jí),，控制方式為無(wú)速度傳感器的矢量控制(sensorlessvectorcontrol)和矢量控制。無(wú)速度傳感器的矢量控制是矢量控制的一種,，只是沒有速度傳感器,，通過電機(jī)模型的計(jì)算來(lái)估測(cè)電動(dòng)機(jī)的速度反饋值。無(wú)速度傳感器的矢量控制的控制精度和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不如帶速度閉環(huán)的矢量控制,，但也有系統(tǒng)簡(jiǎn)單,，無(wú)需維護(hù)速度傳感器，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn),，尤其適用于風(fēng)機(jī)泵類電機(jī),。

　　傳統(tǒng)的V/f控制也無(wú)需速度傳感器，但對(duì)于大功率的風(fēng)機(jī)泵類電機(jī),，如用V/f控制無(wú)電流環(huán)控制,，容易引起電流的波動(dòng)。無(wú)速度傳感器的矢量控制,，不僅有速度閉環(huán)而且有電流閉環(huán),電機(jī)的穩(wěn)態(tài)電流更穩(wěn)定,。

　　西門子變頻器 g120具有豐富的客戶端子，包括8個(gè)數(shù)字量輸入(DI),，4個(gè)雙向輸入/輸出(DI/DO),，2點(diǎn)繼電器輸出(DO)，2個(gè)模擬差分輸入(AI),，2個(gè)模擬輸出(AO),，1個(gè)KTY84溫度傳感器或PTC敏電阻,，±10V輔助電源用于模擬給定輸入,，24V輔助電源用于數(shù)字量輸入，所有的DI/DO，AI/AO都可以自由編程定義功能,。與MasterDrive不同,，G150的客戶端子，不在控制板上,，而是在客戶端子板TM31上,。當(dāng)有端子損壞時(shí)，只須更換TM31,，節(jié)約了維修成本,。

　　PROFIBUS接口是G150的標(biāo)準(zhǔn)配置，無(wú)需選件,。通過PROFIBUS可以將G150連接到更高層的自動(dòng)化系統(tǒng),。通過PROFIBUS可以與調(diào)試軟件Starter連接，便于調(diào)試和存儲(chǔ)參數(shù),。G150的程序和參數(shù)存儲(chǔ)于Flashcard中,，F(xiàn)lashcard中的數(shù)據(jù)可用Flashcard適配器讀取，存儲(chǔ)在硬盤中,，或刻成光盤存檔,。如有相同功率，相同功能的設(shè)備,，可將數(shù)據(jù)直接拷貝

　　到新的Flashcard中,，不需設(shè)置任何參數(shù).。另外如舊設(shè)備的參數(shù)被調(diào)亂,，或Flashcard損壞也可用以上的方法進(jìn)行恢復(fù),。

　　系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　在這個(gè)鍋爐中共有四臺(tái)電機(jī)使用了西門子變頻器 g120，分別控制蒸汽,、熱油,、熱煙氣。熱煙氣由2臺(tái)315KW的電機(jī)控制,，經(jīng)管道送入主風(fēng)機(jī),，用于干燥木漿。2臺(tái)315KW的G150變頻器分別控制這兩臺(tái)風(fēng)機(jī),，通過調(diào)節(jié)G150的輸出頻率,，來(lái)控制風(fēng)機(jī)的輸出功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱煙流量的精確調(diào)控,，不僅滿足了工藝的要求,，而且比用擋風(fēng)板調(diào)節(jié)熱煙流量更節(jié)能。另兩臺(tái)132KW的電機(jī)分別將蒸汽發(fā)生器中的蒸汽和熱油發(fā)生器中的熱油送入混合室中,。蒸汽發(fā)生器中的蒸汽輸出量的調(diào)節(jié)可以控制蒸汽發(fā)生器中的壓力和溫度,，熱油發(fā)生器中的熱油輸出量的調(diào)節(jié)可以控制熱油發(fā)生器的溫度,。G150也是通過控制電機(jī)的輸出功率來(lái)調(diào)節(jié)蒸汽輸出量和熱油輸出量，實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽發(fā)生器的壓力和溫度,，熱油發(fā)生器的溫度的控制,。

　　2臺(tái)132KW的電機(jī)參數(shù)和變頻器型號(hào)如下:

　　132KW電機(jī)參數(shù):

　　額定功率:132KW額定電壓:400V額定頻率:50HZ

　　額定電流:228A額定轉(zhuǎn)速:1485r/min功率因數(shù):0.88

　　選用的G150型號(hào):

　　6SL3710-1GE32-6CA0-Z

　　輸入:380V~480V294A

　　輸出:0~480V260A

　　2臺(tái)315KW的電機(jī)參數(shù)和變頻器型號(hào)如下:

　　額定功率:315KW額定電壓:400V額定頻率:50HZ

　　額定電流:585A額定轉(zhuǎn)速:990r/min功率因素:0.81

　　選用的G150型號(hào):

　　6SL3710-1GE36-1CA0-Z

　　輸入:380V~480V639A

　　輸出:0~480V605A

　　2臺(tái)132KW電機(jī)用端子控制啟停和模擬量輸入頻率給定。2臺(tái)315KW電機(jī)PROFIBUS控制,，PLC使用西門子公司的S7-300,。

　　3.1用端子控制的G150的端子圖如下:

　　端子X520:1是DI0用于控制變頻器的啟/停(即ON/OFF)。端子X542:5,，X542:6是DO1,，輸出變頻器的故障信號(hào)(DO1是繼電器輸出)。端子X522:1,，X522:2是AO0,，輸出實(shí)際速度值。端子X522:4,、X522:5是AO1,，輸出實(shí)際電機(jī)電流值。端子X521:1,，X521:2是AI0,，作為頻率給定.這些端子的功能是出廠設(shè)定，無(wú)需修改參數(shù),。

　　(1)MainSetpoint

　　(2)ON/OFFcommand

　　(3)Analogoutputactualspeed

　　(4)Analogoutputmotorcurrent

　　(6)Inverterrelease

　　(7)Converternofault　　

　　模擬輸入0(AI0)默認(rèn)是-10V~10V的電壓輸入,，用戶需要4~20mA的輸入，所以修改一些參數(shù),。P4056[0]=3,，將模擬輸入0設(shè)置為4~20mA，因?yàn)樵撃M輸入波動(dòng)較大,會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性,，所以我加了10mS的濾波(P4053[0]=10),，從而給定值相對(duì)穩(wěn)定。這些設(shè)置如用調(diào)試軟件Starter修改就十分的簡(jiǎn)單,、清晰,、明了。如下圖所示:

　　1.選擇模擬輸入的類型

　　2.模擬輸入的端子

　　3.模擬輸入的自由標(biāo)定

　　4.一階濾波

　　如何應(yīng)用S7-1500CPU的ProDiag在STEP7(TIAPortal)插入變頻器消息

　　SINAMICS(G110/G120andS110/S120)消息可以應(yīng)用ProDiag功能實(shí)現(xiàn)通過WEB服務(wù)器或應(yīng)用WinCCAdvanced/Professional直接顯示,，而不需要在HMI內(nèi)做任何配置,。

　　說(shuō)明

　　這部分介紹如何進(jìn)行ProDiag監(jiān)控配置，監(jiān)控消息不存在HMI系統(tǒng)中,，而是存在S7-1500CPU內(nèi),，HMI設(shè)備不需要做任何配置。

　　SINAMICS系列變頻器消息由字母（A:警告,，F(xiàn)：錯(cuò)誤）和相應(yīng)數(shù)字組成,，可以到相關(guān)文件里找到報(bào)錯(cuò)或者警告的原因,。

　　SINAMICSG110/G120和S110/S120消息使用XML文件格式，參見：47520881條目介紹了如何為每個(gè)變頻器下載XML文件

　　下一步需要將XML文件轉(zhuǎn)換成CSV文件的格式導(dǎo)入到EXCEL,，77467239條目介紹了下一步需要處理的信息

　　下載與使用SINAMICSXML解析器信息

　　應(yīng)用解析器將XML文件轉(zhuǎn)換成CSV文件

　　將CSV文件導(dǎo)入到微軟的EXECL里

　　示例

　　庫(kù)中包含的FB”SinamicsAlarms”可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)SINAMICS消息的診斷,。輸入?yún)?shù)“faultTextNo”和“warnTextNo”分別對(duì)應(yīng)變頻器的錯(cuò)誤和報(bào)警編號(hào),。FB”SinamicsAlarms”分為2個(gè)程序段,，使用SCL編寫。

　　程序段1為監(jiān)控錯(cuò)誤的程序

　　程序段2為監(jiān)控警告的程序

　　可在博途窗口（"報(bào)警顯示"）或Web服務(wù)器中查看消息文本,。為此,，在FB“SinamicsAlarms”中為兩個(gè)靜態(tài)變量“statFaultProDiag”和“statWarnProDiag”組態(tài)了監(jiān)視類型“錯(cuò)誤消息”。

　　下表是輸入?yún)?shù)的信息:

1. 需求

   接下來(lái)創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目,，配置一個(gè)S7-1500CPU并添加驅(qū)動(dòng)器,，為了配置驅(qū)動(dòng)器需要事先安裝SINAMICSStartdrive軟件或者安裝GSD/GSDLM文件。

   注意

   在Startdrive中只支持固件版本V4.8以上的SINAMICSS120,。

   為了在STEP7(TIAPortal)顯示的消息,，需要按照如下步驟將Excel列表導(dǎo)入到STEP7(TIAPortal)的消息列表中：

   在項(xiàng)目S7站總覽視圖中找到“PLC報(bào)警文本列表”。

   插入新文本列表,，用粘貼功能分配一個(gè)名字,，比如說(shuō)“SINAMICSG120消息文本”。

   在“選擇欄”下拉菜單選擇”“Decimal”選項(xiàng),，插入新的文本列表,。

   選中新建的文本列表，在其下面的窗口中,，應(yīng)用粘貼功能為新建的文本列表輸入范圍0到3（某某的文本列表?xiàng)l目）,。

   打開Excel列表，選中并復(fù)制ProDiag需要配置的消息信息,，例如”ErrorNumberdecimal”與“LongName”列,。

   在STEP7(TIAPortal)的“某某文本列表?xiàng)l目”窗口，“結(jié)束范圍”右擊在彈出的菜單第二列內(nèi)選擇粘貼,。   

2. Execl內(nèi)您選擇的消息就被粘貼到STEP7 (TIA Portal)里您新建的“SINAMICS G120消息文本”中,，保存并編譯PLC站。    

3. 在STEP7(TIA Portal)中打開全局庫(kù)"109749790_SinamicsProDiag_Lib_STEP7_TIA-Portal_V14".其中功能塊“SinamicsAlarms”在主模板的文件夾里,。

4. 把“SinamicsAlarms”功能塊從全局庫(kù)中拖拽到PLC站內(nèi)的程序塊里,。

5. 在塊內(nèi)（比如OB1）調(diào)用“SinamicsAlarms”，并為其輸入?yún)?shù)分配全局DB變量,。

6. 改變背景DB的名字至"instSinamicsAlarmsDB",。

7. 在STEP7(TIA Portal)程序中創(chuàng)建ProDiag功能塊，并為起名“SinamicsDiagFB”,。關(guān)于配置ProDiag的詳細(xì)信息可參見例程“利用 ProDiag 進(jìn)行機(jī)器設(shè)備診斷”,。

8. 右擊背景DB"instSinamicsAlarmsDB"從彈出菜單里面選擇”屬性”,。

9. 在屬性窗口的屬性選項(xiàng)卡中分配ProDiagFB. 設(shè)置：分配ProDiagFB為“SinamicsDiagFB”。

10. 點(diǎn)擊確定關(guān)閉窗口,，打開功能塊“SinamicsAlarms”,。

11. 在塊接口標(biāo)記靜態(tài)變量"statFaultProDiag".可監(jiān)視的錯(cuò)誤信息用于此變量。

12. 在窗口選擇監(jiān)控標(biāo)簽,，下拉菜單下面的“詳細(xì)文本域”改變?cè)敿?xì)文本域的內(nèi)容,，名稱必須與文本列表*。

13. 在這個(gè)例子里選擇名稱 "SINAMICS G120 Meldetexte" SINAMICS G120 消息文本,。

14. 詳細(xì)文本域需寫入: "@4M@: @4%t#"SINAMICS G120 Meldetexte"@,。

15. 重復(fù)16到17步為靜態(tài)變量 "statWarnProDiag"寫入詳細(xì)文本信息。

16. 保存并編譯STEP7(TIA Portal)項(xiàng)目并下載項(xiàng)目至CPU,。

17. 打開OB1或者是調(diào)用“SinamicsAlarms”功能塊的塊,，轉(zhuǎn)至在線監(jiān)控。

18. 現(xiàn)在通過DB變量可以分別讀取到"faultTextNo" 和 "warnTextNo"兩個(gè)參數(shù)的錯(cuò)誤和報(bào)警數(shù)據(jù),?？梢栽诖翱?ldquo;診斷”>“報(bào)警顯示”中看到相應(yīng)消息的顯示信息。