ABB北京传动部方案模板.doc

ABB北京传动部方案模板1.1 编写目的本技术方案面向XXXXXXXXXXPage: 1User name。它用于准确、清晰、完整地描述XXXXXPage: 1Project name项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XXXXXXXXXXPage: 1User name共同讨论和技术交流。1.2 背景本技术方案为北京ABB电气传动系统有限公司根据XXXXXXXXXXPage: 1User name提供的XXXXXXPage: 1Technical request of the project等文件编写而成。1.3 定义列出本技术方案中用到的专门术语的定义。AC 80Advant Controller 80，高性能的可编程逻辑控制器，主要用于面向传动的控制。BAAF 100 上的总线管理器。AF 100Advant Fieldbus 100, ABB公司的高速串行通信总线，通信速率为1.5Mb/S。DriveBus高速通信总线，用于AC 80和传动单元之间的通信。Panel LinkModbus低速串行总线，主要用于AC 80和控制盘CDP 80和打印机之间的信息交换。DCS600ABB公司直流系统传动产品。1.4 参考资料在本技术方案中所引用的参考资料：1. DCA600 系列直流传动系统 (产品样本)2. DCA600 直流传动系统描述3. DCA600 直流传动软件说明4. DCA600 直流传动安装手册5. AC 80 用户手册2. 概述为了提高质量、降低能耗和扩大品种规格，XXXXXXXXXXPage: 2User name即将对XXXXXPage: 2System name进行改造，同时在此次改造中新增XXXXXXPage: 2Equipment name。2.1 改造范围本次XXXXXPage: 2Project name改造范围包括： XXXXXX (XXX)Page: 2Equipment name (Number)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：2.2 改造要求 XXXXXXXXPage: 2Request根据上述改造要求，北京ABB电气传动系统有限公司将采用ABB最新一代的全数字直流传动产品DCA600和与之配套的电机等构成完整的控制系统，去实现XXXXXPage: 2System name的控制。本次改造，提高XXXXXXXXPage: 2User name的XXXXXPage: 2System name的生产能力、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. 生产工艺简介XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXPage: 3Description4. 系统方案说明在本方案提供的XXXXXPage: 3Project name自动化控制系统为一分散式自动控制系统，该系统包括ABB专门为传动系统而设计的高性能可编程控制器AC80)以及具有明确定义功能和接口的数字传动控制器DCA600。AC80控制器适用于交、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AC80通过光纤分配器NDBU-95可连接112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AC80给出的速度或力矩给定进行控制。XXXXXXPage: 3System name直流传动控制系统是一个多机控制系统。在本控制系统中，XXXXXXPage: 3System name使用XXPage: 3Number个 AC80，第一个AC80通过光纤分配器连接到用于控制XXXXPage: 3Sub-System name的数字传动控制器；第二个AC80通过光纤分配连接到用于控制XXXXPage: 3Sub-System name的数字传动控制器；而XXXXXXPage: 3System name上的XXPage: 3Number个可编程控制器AC80通过ABB公司的高速串行通信总线AF100相互连接构成系统，以此来协调各传动装置的控制。每个AF100总线由总线管理器(BA)和XXPage: 3Number个AC80构成，总线管理器为AF100总线上的主机，对总线进行控制；而AC80为AF100总线上的从机，AC80之间的数据交换或AC80与上位机控制系统之间的通信通过AF100来完成。在本技术方案中，XXXXXXPage: 4System name上的所有传动设备均采用ABB的DCA600系列直流传动装置，其运行方式：XXXXPage: 4Sub-System name均为可逆系统；XXXXPage: 4Sub-System name均为不可逆系统。XXXXPage: 4Sub-System nameXXXXXXXXX的两台电机同轴连接，故控制其两台电机的DCA600传动装置实现主/从控制，使精轧机组的两台电机保持负载的平衡。4.1 数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、DCS600 变流器单元(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。DCS600变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、AMC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AC220V1000V，直流输出电流范围为255150A(64900KW)。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。4.1.1 主控制板SDCSCON2该控制板包括80186EM微处理器和ASIC(应用专用集成电路)电路DC94L01，时钟频率为16MHz。应用专用集成电路ASIC主要用于完成：与控制盘的通讯(RS485)；与励磁单元通讯(RS485)；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SDCS-CON-2还包含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。4.1.2 控制和通讯板(Control and communication board)SDCS-AMC-DC该板必须与灌装S15.xxx软件的DCS600变流器模块一起使用。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SDCS-AMC-DC板中完成，由其产生的转 矩给定送至控制板CON-2- 与速度相关的应用控制程序可以在 SDCS-AMC-DC板中编程。- 与控制板CON-2双向传输数据，并且将CON-2传输来的实际值送往上位控制系统。- 3个光纤通道(通讯速率4Mb)。通道0用于DCS600模块与上位控制系统(AC80或通过适配模块与其他控制器)通讯；通道2用于DCS600模块之间的主/从通讯；通道3用于连接调试和维护工具。4.1.3 电源板SDCSPOW1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115VAC或230VAC。4.1.4 功率单元例如在DCS602052055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DCS601250065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43KA，耐压值为2800V。4.1.5 功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RC吸收电路。- 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。4.1.6 数字I/O接口板SDCSIOB23数字I/O接口板安装在变流器模块外，该板覆盖控制板CON-2中内含的数字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。4.1.7 模拟I/O接口板SDCSIOB3模拟I/O接口板安装在变流器模块外，该板覆盖控制板CON-2中内含的模拟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。4.1.8 基本软件功能DCS600变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SDCS-AMC-DC中完成，转矩控制在控制板CON-2中完成。速度控制可从AC80接收速度 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AC80接收转矩给定信号。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，AC80也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PID闭环控制。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 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APC单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PI闭环控制。 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。EMF控制 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 EMF调节器调节磁场，以使电枢电压保持所需的值。监测与保护功能- 自诊断功能 主控板接通电源后，芯片80186EM将启动自检程序。只读存储器RAM和闪烁存储器ROM将被测试。 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。- 监视器(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： FPROM的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。- 故障保护功能 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AC80控制盘和装于PC机上的调试/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。4.1.9 技术指标 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：0.006% 动态稳速精度：0.3%S 动态电流响应时间：610ms 调速范围：D100 晶闸管变流装置的功率因数：0.95 晶闸管变流装置电磁抗扰性：符合EN500822标准4.2 可编程逻辑控制器(AC80)的构成和功能在DCS600MultiDrive中AC80控制器是可选件，对于大的应用控制系统，AC80可以提供一个简单易行的方案去满足各种需求。AC80是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，AC80还提供灵活的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AC80中编程。AC80通过光纤分配器同传动装置通信，一个AC80可控制12个传动单元。AC80之间可以通过一个快速的1.5Mbit /S的通信总线AF100相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BA控制。系统控制图如下：逻辑控制器AC80具有对各传动装置的控制、监视和保护的功能，同时在AC80上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：4.2.1 可编程的逻辑控制器可编程逻辑控制器AC80是一个带有所有软件和硬件的控制器，其CPU为16位的微处理器，25MHz主频。AC80的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(PC元素)表示一个标准功能，例如与门、时间延迟、位移寄存器、PID调节器等，把这些PC元素汇编起来实现DCS600的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。4.2.2 灵活的I/O配置可编程逻辑控制器AC80通过DDCS协议可以与最多8个特殊I/0装置连接，它们用光纤以 4Mbit/s的传输速度通讯。特殊I/O装置有扫描时间2ms,具有中断功能的快速I/O模块 NBIO-21(2个AI/2个AO/3个DI4/2个DO)和NBIO-31(3个DI/2个DO)；还有增量码盘计数器模 块NPCT-01(2路增量编码盘输入/4个DI/4个DO/2路可编程计数器)和NTAC-02脉冲编码盘接口模块。 同时AC80控制器也可以通过Modulebus总线连接S800I/O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，AI810(8个AI口/020mA或010V)；AI820(4个AI口/-20+20mA或-10+10V或-5+5V)；AI830(8个AI口/专用于电阻输入测温元件)； AI835(8个AI口/专用于电压mV输入的测温元件)；AO810(8个AO口/020mA)；AO820(4个AO口/-20+20mA或-10+10V或-5+5V)；DI810(16个DI口/24VDC)；DI820(8个DI口/120VAC)； DI821(8个DI口/240VAC)；DO810(16个DO口/24VDC 0.5A)；DO820(8个DO口/24240V 3A)。每个控制器AC80在Modulebus总线上 最多连接24个I/O模块，即最多配置384个DI/DO信号或192个AI/AO信号。4.2.3 多种控制配置小型传动系统在小型传动系统中，一个AC80可连接112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：AF100总线，将AC80相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。4.2.4 良好的人机接口逻辑控制器AC80具有多种链型通讯接口，可以与传动装置、AC80控制盘和PC机通信， 且具有与AF100总线通讯的接口，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。 AC80控制盘CDP 80CDP80控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PC中预装Microsoft公司的Windows98，ABB公司的DriveWindow调试软件， FCB编程软件，并与打印机相连，在编程PC中完成： 通过软件FCB完成工艺试验程序的编制和修改，下装程序到AC80。 通过DriveWindow软件来监视给定值和实际值，控制和显示DriveWindow中的数据记录器，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DriveWindow可实时检测在传动值，设定传动中的参数和其他值，控制和显示DriveWindow数据收集器。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。4.2.5 开放的通讯DCS600传动系统中的应用控制器AC80具有广泛的通讯能力，通过选择不同的区域总线适配器AC80可以与许多厂家的上位系统或PLC通讯。例如：区域总线适配器NPBA-80支持Profibus 协议，可以与SIEMENS公司等PLC通讯。其他通讯协议 Interbus-S、Modbus+、Device Net 正在开发过程中。4.3 系统软件说明说明在应用控制器AC80中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:5.1 传动装置:传动部分序号设备型号描述数量5.2 控制系统:传动部分序号设备型号描述数量5.3 其它6. 设计联络及资料交接 在商务合同生效后XXXPage: 12Time内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XXXPage: 12Time内双方在北京进行设计联络及技术交接。并在合同生效后XXXPage: 12Time内供方向需方提供基础设计图纸（包括原理图，装置面板示意图，软件框图，材料清单，柜子外形图）供其审核。需方在合同生效后XXXPage: 12Time内将审核后的图纸返还给供方，供方在合同生效后XXX