西门子SIMATIC SM150 在主传动上的应用

葛鹏

摘 要：在冷轧高速轧制的过程中需要速度控制精度高，响应速度快，稳定性强的传动控制系统来控制主传动电机，本文以邯钢二冷轧主传动为例介绍德国西门子公司的SM150传动控制系统。

关键词：SIMATIC SM150 主传动

一、主传动系统

1.主要组成

主传动系统主要包括变压器、交流变频单元、变频器水冷却单元、励磁单元、无负载断路器以及交流同步电机等，此外还包括一台电机机旁ET200站和一台辅助柜ET200站，见图1。其中，变压器使用

图1 主传动系统主要组成部分

1.1 变压器

主传动系统共有7台变压器，类型为油浸式。其中1#-5#轧机电机分别使用一台变压器，卡伦赛卷取机两台电机使用一台变压器，励磁系统使用一台变压器。

1.2 交流变频单元

1.2.1 交流变频单元主要组成

图2 相模板的现场实物图

图3 IGCT现场实物图

主传动系统共有六套交流变频单元，其中用于轧机的五套变频单元由一套整流器和一套逆变器组成，另外用于卡伦赛卷取机的一套变频单元由一套整流器和两套逆变器组成。交流变频单元采用了西门子SINAMICS SM150变频器，SINAMICS SM150是一种中压多级变频器，其主要包括整流器（line converter）和逆变器（motor converter）两部分。其中整流器用于将变压器二次侧恒频恒幅交流电压转化为直流电压，此直流电压有三个等级分别为“AM”（+）、“M”、“KM”（-）。逆变器用于将直流电压转化为频率和幅度可变化的三项交流电压并供给电机定子线圈。整流器和逆变器都由三个相同的相模板组成（见图2），每个相模板包含四个IGCT（见图3），并且每个相模板都有四个端子，其中“（+）”、“M”、“（-）”用于连接直流母排，另外一个端子用于连接变压器的一相（当相模板用于整流器时）或者电机的一相（当相模板用于逆变器时）。交流变频单元的控制器主要由控制传动部分的SIMOTION D445和控制整流部分的SIMOTION CX32組成。

1.2.2 交流变频单元主要功能

1、整流器以及直流母排控制。

2、传动电机速度控制。

3、反矢量（TRANSVECTOR）控制。

4、监视和保护功能。

5、传动顺序控制（启动/停止等控制）。

6、诊断功能，传动报错信息以及状态信息显示在本地操作面板上。

7、与基础自动化通过PROFIBUS DP通讯功能。

8、轴头定位功能。

1.3 变频器水冷却单元

SINAMICS SM150主传动控制系统采用了水冷却的冷却方式，酸轧线主传动系统共有两套水冷却单元。每套水冷却单元主要包含以下组成部分：

1、两台循环泵（一用一备）。

2、一台板式换热器。

3、降电导率单元（de-ionizer unit）。

4、电导率、温度、流量以及液位检测装置。

1.4 励磁单元

由于主传动电机为交流同步电机，要求有单独的励磁回路。励磁单元主要为电机励磁线圈提供励磁电源，其采用了B6C整流器，主要由以下两部分组成：

1、励磁供电柜。主要包括低压断路器和电抗器。

2、励磁整流柜。主要包括B6C整流器、励磁电流控制以及过压保护单元。

1.5 主传动辅助柜

每台轧机与卡伦赛传动都配备一台辅助柜，用于控制电机风扇、冷却单元等设备启停控制。其中包括断路器、接触器以及ET200单元等，其中ET200单元通过PROFIBUS DP接口连接到相关的控制单元。每台辅助柜需要提供一路来自MCC的380V交流电压以及一路来自UPS的220V交流电压。

1.6 电机机旁ET200柜

每台主电机都配备一台ET200柜，位于主电机机旁。此ET200柜主要用于采集电机的相关信号，例如电机定子线圈的温度、轴承温度以及冷却空气的温度等。ET200单元通过PROFIBUS DP接口连接到相关的控制单元。

1.7 主电机无负载断路器

对于每台主电机都拥有一台中间无负载断路器，每台无负载断路器包含一个三相电动开关。其位于电气室地下室。

参考文献：尹剑侠，杨化宝。西门子数控系统在中板轧机主传动改造中的应用 《数字技术与应用》2009年第12期