铜箔用纯水系统稳定性改造

徐自鹏　杨锋

摘要：在电解铜箔行业，纯水用途极广。纯水供应稍有闪失，将造成大批量废箔。文章从纯水供应用变频器控制回路分析出发，利用控制回路和变频器参数改进，来提高纯水供应的稳定性。

关键词：电解铜箔；变频器；纯水系统；自动控制

中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）23-0029-02

1 技术背景

重要性：在电解铜箔生产的过程中，为保证产品的粗糙度、抗氧化性、抗剥离性等，需要经过各种电镀，简称表面处理。在表面处理过程中，每进行一次电镀，就需要一次水洗，一方面是保证铜箔干净，以免出现色差，另一方面也防止了各种电镀液相互污染。

图1 表面处理工艺示意图

在这个过程中，如果纯水供应有问题，铜箔将会产生色差等，直接导致生产线停车。

纯水系统：因为生产需要，公司建有纯水制备车间，包含纯水制备、高纯水制备以及污水处理等，配套有自动控制系统。在纯水供应方面，根据生产需要，两台纯水泵一组，一用一备，供应两条生产线。在生产过程中，利用变频器，根据需要随时调整流量。控制原理图如下：

图2

存在问题：因为电网原因产生的电压波动，会直接影响到西门子变频器，导致欠电压等报警。在正常运行过程中，由于谐波及工艺原因等也会导致变频器出现过电流、过电压等其他报警。而西门子430变频器，不具备国产变频器那种故障屏蔽功能（一些国产变频器可以屏蔽瞬时的过电流、过电压、欠电压等不属于变频器自身问题的故障，在出现类似故障时，报警不跳闸），报警立即停机。

2 改进目标

使纯水用变频器具备报警自复位，快速重新启动一次的功能，以便保证生产连续稳定的同时，保证设备的

安全。

2.1 控制分析

如图1所示，变频器除电源线、电机线外，共有5组信号。具体包括：启停信号、报警信号、频率给定、频率反馈、电流反馈。

启停信号：接中间继电器KA1常开触点。KA1在手动状态下，由人工手动通过启停按钮直接控制并进行自保持，在自动状态下，由PLC控制。串联KA2常闭触点。

报警信号：串联KA2报警用继电器。在变频器报警时，断开控制回路，切断运行指令。

频率给定：通过组态画面设定0～50HA频率，经PLC，给定变频器4～20mA信号，控制变频器输出频率。

频率反馈：由变频器根据输出频率，提供4～20mA信号至PLC，在组态画面显示电机运行频率。

电流反馈：由变频器根据输出电流，提供4～20mA信号至PLC，在组态画面显示电机运行电流。

在控制回路中，SA为手动、停止、自动三档转换开关，SB1为启动按钮、SB2为停止按钮，KA1为运行信号继电器，KA2为故障信号继电器，HR为停机指示，HG为运行指示（厂家原配如此，按标准HR为运行指示灯，HG为停机指示灯）。

在手动状态下（SA打在手动时），启动按钮SB1处得电。按下启动按钮SB1后，电流通过停止按钮SB2，运行信号继电器KA1，报警信号继电器KA2常闭触点，至N线。KA1带电，常开吸合自保，并给变频器运行指令和PLC运行信号。变频器有故障报警时，KA2吸合，常闭断开，KA1失电。变频器运行指令停止，PLC运行信号丢失。

在自动状态下（SA打在自动时），SA上的辅助信号闭合，PLC得到集中控制申请，并在组态画面显示。此时通过组态画面，给变频器启动指令。PLC输出信号，中间继电器吸合。常开触点吸合，KA1带电吸合，KA1常开吸合，给变频器运行指令和PLC运行信号。变频器有故障报警时，KA2吸合，常开信号闭合，PLC得到变频器故障信号，停止运行指令。变频器运行指令停止，PLC运行信号丢失。

2.2 解决方案

变频器参数更改。查阅西门子430变频器说明书，将自动重启动相关参数进行设置。

根据P1210具体介绍及我公司具体需求，设定为3。P1211自动重启动次数，为确保设备安全，暂时设定为1。P1212第一次启动时间，设定为5秒。

根据P1210介绍，重启动过程中，带载启动，需要对P1200进行设定。

P1200：可能的设定值：

0禁止捕捉再启动功能

1捕捉再启动功能总是有效，从频率设定值的方向开始搜索电动机的实际速度

2捕捉再启动功能在上电，故障，OFF2命令时激活，从频率设定值的方向开始搜索电动机的实际速度

3捕捉再启动功能在故障，OFF2命令时激活，从频率设定值的方向开始搜索电动机的实际速度

4捕捉再启动功能总是有效，只在频率设定值的方向搜索电动机的实际速度

5捕捉再启动功能在上电，故障，OFF2命令时激活，只在频率设定值的方向搜索电动机的实际速度

6捕捉再启动功能在故障，OFF2命令时激活，只在频率设定值的方向搜索电动机的实际速度

说明：这一功能对于驱动带有大惯量负载的电动机来说是特别有用的。设定值1至3——在两个方向上搜寻电动机的实际速度。设定值4至6——只在设定值的方向上搜寻电动机的实际速度。

提示：如果电动机仍然在转动（例如供电电源短时间中断之后）或者如果电动机由负载带动旋转的情况下还要重新启动电动机，就需要这一功能。否则，将出现过电流跳闸。

根据需求，暂设定为P1200=3，P1202=120，P1203=50。

2.3 控制回路修改

由于设备长期运行在手动状态，在原控制回路中，在变频器故障报警后，KA1失电，自保丢失。故障自复位后，必须手动按下启动按钮才能重新开启。仅修改变频器参数，控制回路不能给变频器提供运行指令，变频器不工作。所以原控制回路必须进行修改。主要有以下两点：（1）启动需要有自锁功能，防止在电压低，KA1失电后，需要人工启动。（2）KA2报警信号不能串联在启动回路中。考虑到变频器在有故障时，自身就会停止运行。运行指令常给也不会像接触器类的出现问题。因此取消报警连锁可行。

经过反复思考、商讨，结合原来启动、停止按钮同时承担运行、停止指示功能的特点，将原启动、停止、自保全部去掉。用SA转换开关，承担启停功能，原按钮+指示仅承担指示功能。具体如图：

图3

需要开机时，直接将SA转换开关旋钮打到手动位置。KA1得电，变频器收到运行指令开始运行。在有故障报警时，变频器自动复位，重新启动，运行指令常在。在电压低时，KA1瞬间失电，随后继续吸合，不会导致停机。

需要停机时，将SA转换开关旋钮打到中间的停止档。自动、手动都不得电。KA1不提供运行指令，变频器不

工作。

3 效果试验

在手动断电快速重合闸试验中，变频器F003报警，并快速自复位，重新启动。电源消隐及故障自启动正常。手动断电，变频器各项显示、指示灯全部灭后，重新合闸送电，变频器能够在得电后快速自启动。电源中断自启动

正常。

4 运行效果

改造一年多来，纯水用变频器运行可靠，再没有出现过故障停机现象。即便有高压波动，也能快速自启动，没有再因纯水问题影响过生产。

参考文献

[1] SIEMENS MICROMASTER 430通用型变频器使用大全.

[2] 毛好喜.用PLC及变频器控制的自动供水系统的设

计[J].机电工程技术，2005.

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[4] 王建，徐洪亮.实用变频器技术[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2011.

[5] 杨思.变频器在自动过程控制中稳定性提高的解决方案[J].电工技术，2003.