摘要：轧钢主传动是轧线上轧机及大型相关设备的电动机驱动系统，是生产线上的关键构成，其主要特点是功率大、动作指标要求严格扥。在轧钢生产过程中，要求电机的调速范围较宽、转矩动态响应高、调速性能好，并对轧制时的冲击负荷，要求过载倍数高。西门子变频器在冶金行业应用广泛，并有着举足轻重的地位。但由于其存在一定的缺陷，现阶段西门子变频器也面临更新换代，因此传动变频器国产化势在必行。文章主要介绍国产变频器无缝替换西门子系列变频器在高线主轧机传动负载的应用。

　　关键词：GD800 PRO变频器；高线主轧机；无缝替换；Profibus-Dp

　　目前国内的钢铁企业处于快速发展阶段，如何实现健康和可持续发展，进一步增强市场竞争力，成为钢铁企业面临的现实难题。因此，钢铁行业需积极调整转型，并科学合理地降低成本，其中积极推进钢铁行业装备国产化是重要的改善措施之一［1-2］。

　　传动设备在钢铁企业生产过程中应用量占比最大，而变频器作为传动系统的一部分，在其中具有举足轻重的地位。传统的变频器均采自进口品牌，存在价格高、技术支持服务不及时等缺点，而且进口品牌型号更新换代越来越快，备品备件的供应也呈现短缺的态势，一旦出现故障无备件更换，将严重影响生产进度，甚至发生生产安全事故，进而对企业造成损失［3-4］。

　　1项目概述

　　该项目2#高线主传动共18架主轧变频系统，分为粗轧、中轧、预精轧三部分，每部分为6台主变频系统。均采用西门子6SE70多传动变频系统，逆变部分功率分别为630kW、800kW两个功率段。电机功率为450kW、550kW。母线配置有制动单元及制动电阻提供有效能耗制动，满足工况要求。上位机系统为通用GE PLC控制系统，CPU为PACSystems RX7i系列，扩展GENIUS BUS CONTROLLER模块，实现与变频系统之间的Profibus-Dp通讯控制交互，采用编码器闭环控制，配置脉冲分路板。

　　对图1、图2说明如下：

　　（1）粗轧部分1#～6#轧机变频器系统，单机扩容功率增大至800kW，主回路接线及外围辅助回路接线与原系统匹配，外围保护功能不变。

　　（2）整流与逆变驱动部分与上位机采用DP通讯控制，替换变频器满足通讯控制要求，匹配控制字与状态字之间的交互关系。原有上位机系统程序无需更改。

　　（3）替换变频器需满足编码器类型接线，提供脉冲分路，具备高精度速度及转矩响应。

　　对图3说明如下：

　　（1）西门子整流单元前级配置输入电抗器，整流单元主动控制，采用单个CUVC控制。

　　（2）整流功率单元驱动部分提供24V外部电源供电，以及散热风扇独立供电。

　　（3）CUVC配置两路模拟量输出，外接电压表、电流表。

　　（4）配置CBP2_DP通讯卡，外部接口配置外部故障输入，实现系统联锁。

　　对图4说明如下：

　　（1）逆变功率单元驱动部分提供24V外部电源供电，以及散热风扇独立供电。

　　（2）CUVC配置两路模拟量输出，外接频率表、电流表。

　　（3）配置CBP2_DP通讯卡，数字量IO接口具体配置功能如下：

　　①-X101：09配置外部故障输入，实现系统联锁。

　　②-X101：08配置内/外控，实现本地远程控制。

　　③-X101：07为传动系统外围控制回路辅助点，通过DP通讯，将外围辅助反馈发送至PLC，以判断系统状态。

　　④-X101：06为电机散热风机运行反馈，以判断散热系统的可靠运行。

　　⑤-X101：03 04为两路继电器输出（装置运行、装置故障）。

　　（4）配置编码器卡，闭环控制应用。

　　2方案实施

　　2.1控制回路系统方案

　　GD800 PRO传动系统配置控制单元提供用户接口，根据现场控制要求，控制单元选配Profibus-Dp通讯卡及增量式编码器卡。外围I/O接口均按现场实际要求适配至控制单元中，减少现场替换工作量［5］。

　　GD800 PRO控制单元与逆变单元之间采用光纤通讯，支持分布式安装，方便系统集成。

　　（1）分析原有系统外围硬线接口，匹配GD800 PRO ICU控制单元接线。原有功能：内/外控、电机风机运行反馈、传动柜准备好及急停功能均按控制要求一一对应。

　　（2）选配增量式编码器卡完全匹配脉冲分路板输出脉冲类型，满足工艺要求。

　　（3）选配的DP通讯卡实现与上位机通讯控制。2.2软件通讯替换方案

　　通过对原西门子6SE70变频器参数及矢量控制功能图分析，GD800 PRO软件满足对控制字及状态字中位与位之间的自由组合，可以灵活配置控制字及状态字。且内置多种数据处理功能块，实现可编程应用。保持数据处理与西门子变频器一致。

　　（1）变频器接收上位机下发的控制字及PZD值，控制字根据原西门子组合关系按位自由连接，实现驱动控制。

　　（2）变频器上发至上位机的状态字及PZD值，状态字同样根据状态位的组合关系进行组合，实现状态反馈。

　　（3）对I/O接口端子状态在变频器中进行准确逻辑运算处理，保证外围系统的正常运行。

　　（4）其他PZD值均可对应基准参考值进行数据转换，保证数据对应关系，实现数据正常传输。

　　（5）GD800 PRO的GSD文件与西门子6SE70的GSD文件兼容，无需更改上位机硬件组态配置。2.3柜体布局方案

　　GD800 PRO工程传动变频器采用模块化设计，布局紧凑，单元采用轮滑推拉式结构，维护检修方便。设备整体尺寸为5600×2140×850mm（宽×高×深）。整体尺寸均小于原有6SE70系列变频柜，柜体布局完美匹配原西门子柜体布局进出线电缆连接，避免由于接线位置所带来的施工难度。

　　3结束语

　　随着国产变频器技术的趋于成熟，价格低廉，势必将广泛应用于冶金生产。作为进口变频器的替代品，英威腾变频器依托自身技术优势及经验积累将在国产化道路上不断前行。对进口变频器实现成功替换，将会大大降低企业的采购成本。

　　参考文献

　　［1］高健.新型70t桅杆式起重机的电气系统设计［J］.建设机械技术与管理，2023，36（3）：59-61+64.

　　［2］高健，任媛，胡艳娇.基于PLC与变频的桅杆式架梁起重机的电气系统设计［J］.机电工程技术，2023，52（4）：199-202.

　　［3］蒋炳杰.ACS800变频器在起重机中的应用策略［J］.现代制造技术与装备，2022，58（7）：120-122.

　　［4］王沛源，杨州.解析变频器和PLC在大型起重机控制中的应用［J］.装备维修技术，2019（3）：61.

　　［5］李有年，代顺胜.组合式塔式起重机基础应用技术分析［J］.中国标准化，2019（6）：126-127.