西门子S120传动装置的接地应用

王淼

摘 要：主要介绍了西门子SINAMICS S120传动系统在宣钢第三棒材生产线调试阶段和生产初期出现的问题，并提出了相关问题的解决方案，以期为日后的相关工作提供参考和借鉴。

关键词：S120系统；传动装置；接地应用；三棒生产线

中图分类号：TG334.9 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.160

文章编号：2095-6835（2015）15-0160-01

1 SINAMICS S120系统

宣钢第二棒材生产线生产工艺是由意大利达涅利公司提供的，自动化是由中冶京城负责设计的，传动采用西门子的SINAMICS S120系统。SINAMICS S120是西门子最新推出的全新变频器系列，被广泛应用于工厂制造和工程应用中。SINAMICS系列中的S120是集V/F控制、矢量控制、伺服控制为一体的多轴驱动系统，具有模块化设计的特点。各模块之间利用高速驱动通讯接口DRIVE-CLIQ相互连接。SINAMICS S120系统机分为DC-AC和AC-AC2种类型。所谓“DC-AC”，是指控制单元，整流、逆变都为独立模块。目前，DC-AC类型控制范围为0.9～1 200 kW。AC-AC模块是由控制单元和功率模块组成的，功率范围为0.12～250 kW。由于第二棒材生产线采用DC-AC类型，所以，本文主要介绍了DC-AC类型。在DC-AC类型中，中心控制单元为CU320模块，控制单元的Firmware存储在CF卡内，可以利用CF卡里的软件版本对整个S120进行Firmware升级。1个带扩展性能卡的CU320可以驱动6个伺服轴或4个矢量轴、8个V/F轴。但是，矢量轴与伺服轴不能混合。

2 三棒生产线传动系统

三棒生产线采用交-直-交的传动方式，这种传动方式提高了设备的运行效率，确保了设备的高温定性，并大大降低了维修成本。传动装置主要分为轧机主传动、炉前辅助传动、冷床辅助传动和收集辅助传动4个区域。每一个区域都采用直流母线供电，整流单元采用可控硅整流为直流母线供电，直流母线下挂多个逆变单元分别用于各种机械设备的控制。装置的制动方式采用回馈制动。

2.1 公共直流母线的优点

公共直流母线系统用电效率高，电机的反馈能量可以被利用，瞬间停电不会跳脱停机，功率因数较高，通常可达95%以上，电网谐波低，可以急降速，允许频繁启动，一条母线下电机功率可以不相同。

2.2 主要设备组成

轧机主传动包括轧线所有的主电机和4台飞剪电机。共采用4段直流母线供电，一共使用了1 400 kW整流单元16台，800 kW逆变模块10台，900 kW逆变器模块6台，1 000 kW模块12台，1 200 kW模块1台。

3 三棒生产线存在的问题及原因分析

3.1 传动装置的接地问题

三棒车间生产线以生产中小棒材为主，轧制以切分轧制为主，所以，生产工艺要求要精确地控制和监控轧机的转速。在设备调试阶段，仅单机运行时编码器反馈的转数就与给定的转数有很大的误差，有个别电机干扰严重的甚至没有反馈读数。经过调试人员的现场勘查和与西门子公司的专家交流后发现，出现这种情况的原因在于传动装置的接地问题。

为了保障设备能够正常运行，解决传动系统的接地干扰问题，采取了多项措施：①重新设计接地路由，将每段传动柜的接地电缆由2根?90 mm2的电缆增加为4根?90 mm2的电缆，并联使用，减小接地电阻值，降低接地电流；②将传动柜引出的接地扁钢直接焊接到厂房接地网格引出的扁钢上，实现EMC等电位要求，消除电位差，消除环流；③编码器信号线屏蔽层双端接地，防止传输信号受到干扰；④将动力电缆的外皮剥开，将2端屏蔽层牢靠接地，一端接到传动侧接地铜排或变频器外壳上，另一端接到电机外壳上，抑制高频干扰。

通过采取上述技术方案后，在装置运行时，测量接地电流为1 A左右，基本消除了干扰。

在生产初期，偶尔会因为突然出现的强干扰造成编码器反馈不准，传动装置报F31118故障（转速值超出容差）。为了保障生产的顺利进行，修改了参数，基本上保证了设备的正常运行。

3.2 传动装置的其他问题

传动系统在三棒车间的运行期间，还出现过“限制控制器激活”“母线欠电压”“设定工间值休息”等小故障。针对装置出现的各种问题，对装置进行了多项改进，使装置能够满足正常的生产需要，而在使用过程中也反映出了装置反应过于灵敏的性能。曾经有一次，装置报接地故障，但是，现场电机保护箱并没有跳闸的空开，最终靠电工挨个电机确认才发现问题电机。

S120传动系统在生产初期还出现过许多问题，但是，大多数问题与装置本身并无太多关系。由于前期施工时配线不够仔细，施工质量不高，甚至还出现了选用的空开太小，导致出现了整流跳闸的问题。同时，S120系统在我厂是首次使用，各方面对系统都不是特别熟悉，所以，在日常维护和抢修过程中也经常出现各种问题。随着生产的顺利进行和人员对其的熟悉度逐渐提高，系统故障率在逐月下降，系统也变得越来越可靠。

4 结束语

西门子SINAMICS S120传动系统在宣钢三棒车间投入使用后，在各单位的精心钻研和维护下，故障发生率越来越低，优势越来越明显。采取了多项改进措施后，S120系统能够在车间内稳定运行。

参考文献

[1]施坪.西门子S120变频装置在高速线材生产线的应用[J].变频器世界，2013（11）.

〔编辑：白洁〕