ABB北京传动部方案模板

1 写目的 本技术方案面向 用于准确、清晰、完整地描述 目中用户的技术要求，并给出该项目的技术设计方案，以便与设备 同讨论和技术交流。 景 本技术方案为北京 气传动系统有限公司根据 供的 文件编写而成。 义 列出本技术方案中用到的专门术语的定义。 0 0， 高性能的可编程逻辑 控制器， 主要用于面向 传动 的控制 。 00 上的总线管理器。 00 00, 司的高速串行通信总线， 通信速率为 。 高速通信总线，用于 0 和 传动单元 之间的通信。 速串行总线，主要用于 0 和 控制盘 0 和打印机 之间的信息交换。 司直流系统传动产品。 2 考资料 在本技术方案中所引用的参考资料： 1. 列直流 传动系统 (产品样本 ) 2. 流传动系统描述 3. 流传动软件说明 4. 流传动安装手册 5. 0 用户手册 2. 概述 为了提高质量、降低能耗和扩大品种规格， 将对 行改造，同时在此次改造中新增 造范围 本次 造范围包括： 电机参数为： 型号： 额定功率： 额定电压： 额定电流： 励磁电压： 励磁电流： 造要求 据上述改造要求，北京 气传动系统有限公司将采用 新一代的全数字直流传动产品 与之配套的电机等构成完整的控制系统，去实现 控制。 本次改造，提高 生产能力、可靠性和稳定性及系统的可维护性，从而达到提质降耗的目的。 3 3. 生产工艺简介 . 系统方案说明 在本方案提供的 动化控制系统为一分散式自动控制系统，该系统包括 门为传动系统而设计的高性能可编程控制器 及具有明确定义功能和接口的数字传动控制器 制器适用于交、直流传动，是一个具有全部软件和硬件设备的控制器，用于处理应用中的特殊功能。一个 过光纤分配器 连接 1 12 个数字传动控制 器。数字传动控制器不能编程，但可以通过设置参数来选择不同的工作方式和各种功能。电机控制程序设置在数字传动控制器中，通过 出的速度或力矩给定进行控制。 流传动控制系统是一个多机控制系统。在本控制系统中， 用 一个 过光 纤分配器连接到用于控制 数字传动控制器；第二个 数字传动控制器；而 的 可编程控制器过 司的高速串行通信总线 互连接构成系统，以此来协调各传动装置的控制。每个 线由总线管理器 ( 成，总线管理器为 线上的主机，对总线进行控制；而 线上的从机， 间的数据交换或 完成。 A F 1 0 0 B U - 9 5D r i v e b u D B U B U - 9 5D r i v e b u D B U S 4 在本技术方案中， 的所有传动设备均采用 列直流传动装置，其运行方式： 为可逆系统； 为不可逆系统。 两台电机同轴连接，故控制其两台电机的 动装置实现主 /从控制，使精轧机组的两台电机保持负载的平衡。 字传动控制器的构成及功能 数字传动控制装置主要由熔断隔离开关、接触器 (空气断路器 )、进线电抗器、 流器单元 (包括内装式磁场或外装式磁场 )、 I/O 接口板、 以及控制电源供电部分。 流器单元采用可控硅三相全控桥反 并联逻辑无环流结构，实现 6 脉冲两象限或四象限运行。标准变流器由主控板、 、电子部分的供电电源、晶闸管元件或晶闸管桥组、功率接口板、功率单元温度检测器和变流器风机等部分组成。二极管励磁单元 (最大电流 6A)、全数字半控桥励磁单元 (最大电流 16A)等也可置于变流器单元中。传动控制装置的交 流供电电压为 1000V，直流输出电流范围为 25 5150A(6 4900并且在整个电流范围内，其功率器件为单只晶闸管不串联不并联。大大提高了变流器功率部分的带载能力和可靠性。 控制板 2 该控制板包括 80186处理器和 用专用集成电路 )电路 钟频率为16用专用集成电路 要用于完成：与控制盘的通讯 (与励磁单元通讯(测量、监控；看门狗功能、 A/D 和 D/A 转换控制；晶闸管触发脉冲产生等测量及控制功能。 控制板 包含 8 路不隔离的数字输入端、 7 路光耦隔离输出、 5 路模拟输入包括码盘接口、 2 路模拟输出和 1 路电流实际值输出，并且还具有模拟测速机接口。 制和通讯板 (板必须与灌装 件的 流器模块一起使用。它所完成的主要功能： - 速度调节器和其附加功能的控制和调节在 中完成，由其产生的转 矩给定送至控制板 与速度相关的应用控制程序可以在 中编程。 - 与控制板 向传输数据，并且将 输来的实际值送往上位控制系统。 5 - 3 个光纤通道 (通讯速率 4通道 0 用于 块与上位控制系统 (通过适配模块与其他控制 器 )通讯；通道 2 用于 块之间的主 /从通讯；通道 3 用于连接调试和维护工具。 源板 1 该电源板用来为主控板和 I/O 接口板提供全部所需的直流电压。通过一组短接线可以选择输入电压为 115 230 率单元 例如 在 0520 55 装置中，晶闸管功率单元由 6 个晶闸管桥组构成四象限功率单元，其晶闸管桥组的额定电流为 550A，冲击电流为 7000A，耐压值为 1600V。 例如 在 2500 65 装置中，晶闸管功率单元由 6 个 5 英寸的晶闸管构成两象限功率单 元， 其晶闸管的额定电流为 3600A，冲击电流为 43压值为 2800V。 率接口板 该接口板包括的功能为： - 带脉冲变压器的触发脉冲电路。 - 电枢电流实际值测量，该信号送至控制板。 - 晶闸管过压保护用 收电路。 - 交流侧及直流侧电压测量。 - 散热器温度测量。 - 过压保护及电压测量电路的熔断器。 字 I/O 接口板 23 数字 I/O 接口板安装在变流器模块外，该板覆盖控制板 内含的数字 I/O 口。该板 有 8 个数字输入端和 8 个数字输出端。输入端可对输入信号进行滤波，并将输入信号电隔离，输 入电压值可通过电阻进行选择。输出端包括 6 个继电器输出和 2 个光耦隔离输出。当输入或输出为高电平时，相应的指示灯闪亮。 6 拟 I/O 接口板 3 模拟 I/O 接口板安装在变流器模块外，该板覆盖控制板 内含的模拟 I/O 口。该板 有 5 个模拟输入端； 1 个增量编码器输入端； 3 个模拟输出端，其中 1 个为电流实际值专用输出端； 1 个电流源给定输出端和 1 个电隔离的用于增量编码器的给定电源。 本软件功能 流器单元的基本软件主要由速度控制和转矩控制两部分组成。速度控制在控制和通讯板 完成，转矩控制在控制板 完成。速度控制可从 收速度 给定信号和电机的速度反馈信号，从而实现速度环的高度闭环控制，产生的转矩给定送至控制板，另外它还可以从 收转矩给定信号。根据控制需要，可在该信号和速度控制器输出的转矩信号之间选择其一作为转矩给定提供给电流调节器。转矩控制从速度控制部分接收转矩给定信号，将它与励磁电流进行除法运算后可获得电流给定信号，这样在取得电流反馈信号后就可以实现电枢电流环高动态性能的闭环控制。另外与转矩控制有关的励磁电流闭环控制环节以及用于弱磁控制的 电机反电势闭环控制环节也设置在转矩控制部分。并且电枢电流环和磁场电流环还具有自动 /手动调谐功能， 这就使得调试过程方便灵活易于掌握。 基本软件包括： 传动逻辑 本地 / 远程控制选择 启动 / 停止顺序控制 故障处理 急停控制 速度控制 速度监控和速度反馈的处理。 可调整的斜率发生器， 可通过 可变斜率 的功能定义积分的斜率；如果需要可软化积分的输出。 速度给定积分器。 速度控制器可通过 环控制。调节器的设计使它在不同的环境中均易于调整，从而使调试工作更灵活。 转矩控制 7 内部 / 外部转矩极限限幅。客户可以选择电流调节器的电流极限，也可以配合速 度降低电枢电流极限。如果应用需要，也可以通过 独地限制速度调节器的输出和外部的转矩给定。 电流给定的处理。 电流控制器的 环控制。 励磁电流和电枢电流控制环的自动 / 手动调谐。 磁场控制 励磁电流控制器闭环控制。 自动弱磁。 自动 / 手动磁场换向控制。 制 电机电势控制器闭环控制。当需要精确的转矩控制或需要磁场弱磁时，可以使用 节器调节磁场，以使电枢电压保持所需的值。 监测与保护 功能 诊断功能 主控板接通电源后，芯片 80186启动自检程序。只读存储器 闪烁存 储器 被测试。 主控板可监测来自电源板的电压电平。当电源电压将至门槛电压以下时，就会 通过硬件产生一个主复位，显示一个电源中断信息，同时抑制触发脉冲。 检测与变流器主控板连接的各种 I/O 接口板。 故障通过主控板的数码管显示。 视器 (看门狗 )功能 主控板包括有一个内部监视器，监视器对控制板上的程序运行进行控制。当软件运 行状况不正常时，该监视器将被触发与此同时产生下列保护动作 ： 编程电压被强制降低。 晶闸管的触发脉冲被强制推至逆变极限并将其封锁。 数字信号输出端被强制变为低电平。 模拟信号输出端被强制变为 0V。 障保护功能 电机故障：电枢过流，电枢电流波形畸变，电枢过压，电机超速，测速反馈 8 信号丢失，失磁，过磁，电机过载，过温，堵转。 电源故障：主电源欠压，辅助电源欠压，电源相序错误。 变流器故障：晶闸管过温。 变流器的基本软件还包含一个故障记录存储器，它可以实时记录 100 个故障信号其信号可通过 制盘和装于 上的调试 /维护工具软件 来显示，能从最后一个故障向前查询至第一个故障，并且故障信号均由文字方式显示，特别易于故障的查找和处理。 术指标 静态稳速精度 (相对精度 )： 采用每转 2048 个脉冲数的光码盘反馈时： 动态稳速精度： 动态电流响应时间： 6 10 调速范围： D 100 晶闸管变流装置的功率因数： 晶闸管变流装置电磁抗扰性： 符合 2 标准 编程逻辑控制器 (构成和功能 在 制器是可选件，对于大的应用控制系统， 以提供一个简单易行的方案去满足各种需求。 专门为实现传动特殊功能而设计的控制器，如果过程 I/O 功能也被需要， 提供灵活的 I/O 配置去处理特殊的过程控制。 与应用有关的控制功能在可编程逻辑控制器 编程。 过光纤分配器同传动装置通信，一个 控制 12 个传动单元。 间可以通过一个快速的 S 的通信总线 互通 信或同集中操作控制设备通信。总线是由总线管理器板 制。系统控制图如下： 9 逻辑控制器 有对各传动装置的控制、监视和保护的功能，同时在 附加通讯适配模块可以完成与上位监控系统的数据信息交换。 其特点为： 编程的 逻辑 控制器 可编程逻辑控制器 一个带有所有软件和硬件的控制器，其 16 位的微处理器， 25频。 用户程序是通过功能块语言来编制的，它主要是以一个图形符号(素 )表示一个标准功能，例如与门、时间延迟、位移寄存器、 节器等，把这些素汇编起来实现 区域起动和停机逻辑，内部外部互锁，速度给定，负载分配功能，要求的传动设定， 记录器和系统通信。功能块可以混合成宏块以完成特定的应用任务，如：主 /从分配控制、机械制动控制、操作盘控制等。这种汇编语言的每个功能块都可看成有输入输出且以功能元素形式出现的积木式语言，元素的输入输出与其它元素的输入输出相连接或与过程控制输入输出相连接就等于完成了编程任务，因而使编程工作变得简单而易掌握。 活的 I/O 配置 可编程 逻辑控制器 过 议可以与最多 8 个特殊 I/0 装置连接，它们用光纤以 4s 的传输速度通讯。特殊 I/O 装置有扫描时间 2有中断功能的快速 I/O 模块 个 个 个 个 个 个 还有增量码盘计数器模 块 路增量编码盘输入 /4 个 个 路可编程计数器 )和 冲编码盘接口模块。 同时 制器也可以通过 线连接 模块，客户根据应用需要选择 不同点数、不同电压、不同用途的 I/O 模块， 个 /020010V)； 个 /20 10V 或 5V)； 个 /专用于电阻输入测温元件 )； 个 /专用于电压 入的测温元件 )； 个 20 个 /20 10V 或 5V)； 6 个 )； 个 /120 个 /240 6 个 个 /24240V 3A)。每个控制器 线上 最多连接 24 个 I/O 模 块，即最多配置 384 个 O 信号或 192 个 O 信号。 10 种控制配置 小型传动系统在小型传动系统中，一个 连接 1 12 个数字传动控制器。小型传动系统的形式可以用于主 /从应用控制。 大型传动系统通过一条通信总线，例如： 线，将 互连接建立大型系统。公共控制功能可以分配到各个节点上，即使非常复杂的系统也可以通过相同的系统设计原则构成相同结构。 好的人机接口 逻辑控制器 有多种链型通讯接口，可以与传动装置、 制盘和 通信， 且具有与 线通讯的 接口，通过匹配不同的区域总线适配器可以与其它上位控制系统通信。 制盘 0 制盘提供了下列信息和功能： 信号的显示 可显示传动中每一个信号量的值 故障记录器内容显示 本地和远程操作控制 具体的操作可参看标准操作盘手册。 服务和工程工具 在编程 预装 司的 司的 试 软件， 程 软件，并与打印机相连，在编程 完成： 通过软件 成工艺试验程序的编制和修改，下装程序到 通 过 件来监视给定值和实际值，控制和显示 的数据记录器，显示和清除故障记录器，并打印数据记录器中的数据曲线。 通过软件 实时检测在传动值，设定传动中的参数和其他值，控制和显示 据收集器。可将当前测量配置和屏幕上的图形显示保存到磁盘文件中，显示或清除传动错误收集器。 上调 传动 参数，修改参数值，保存 / 恢复 参数到 / 从磁盘文件并下装参数。并打印相应的文件和数据收集器中数据曲 线。 11 放的通讯 动系统中的应 用控制器 有广泛的通讯能力，通过选择不同的区域总线适配器 以与许多厂家的上位系统或 讯。例如： 区域总线适配器 持 议，可以与 司等 讯。 其他通讯协议 正在 开发过程中。 统软件说明 说明在应用控制器 所要完成的工艺控制程序。 5. 设备选型 . 根据以上技术方案，系统中各设备选型如下 : 动 装置 : 传动 部分 序号 设备型号 描述 数量 制系统 : 传动 部分 序号 设备型号 描述 数量 它 6. 设计联络及资料交接 在商务合同生效后 需方向供方交付与设计有关的技术图纸，供方作基础设计。在商务合同正式生效后 双方在北京进行设计联络及技术交接。并在合同生效后 供方向需方提供基础设计图纸（包括原理图，装置面板示意软件框材料清单柜子外 12 形图）供其审核。需方在合同生效后 将审核后的图纸返还给供方，供方在合同生效后将最终的设计图纸交给需方。在设备及系统总体 调试后供方向需方提供系统图，接线图，装配图，技术说明书，装置软硬件手册，调试安装等软件程序（分为磁盘形式和书面打印形式）。 7