CN113416560A

CN113416560A - 干熄焦提升机变频器在线热备系统、热备控制方法和装置

Info

Publication number: CN113416560A
Application number: CN202110706675.8A
Authority: CN
Inventors: 刘欣; 向勇; 何源; 杨光
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2021-06-24
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2041-06-24
Also published as: CN113416560B

Abstract

本发明涉及干熄焦提升机控制技术领域，具体涉及一种干熄焦提升机变频器在线热备系统、热备控制方法和装置。该系统中，控制柜中设有主站控制器和从站控制器；主站控制器经第一协议总线控制连接主用变频器单元；主站控制器连接从站控制器；从站控制器经第二协议总线控制连接热备变频器单元；主用变频器单元控制连接电机单元，或，热备变频器单元控制连接电机单元。本发明实现了第一协议的主用变频器单元与第二协议的热备变频器单元共同对电机单元的变频器热备，在主用变频器单元发生故障时，可以切换热备变频器单元控制电机单元，从而提高了熄焦提升机的工作可靠性。

Description

干熄焦提升机变频器在线热备系统、热备控制方法和装置

技术领域

本发明涉及干熄焦提升机控制技术领域，具体涉及一种干熄焦提升机变频器在线热备系统、热备控制方法和装置。

背景技术

干熄焦装置是焦炉生产的重要环保设备，生产过程中干熄焦装置通过不断的与焦炭换热，利用获取的热能进行锅炉蒸汽发电。生产过程中通过干熄焦装置的提升机将电机车上的焦炭不断的运送到干熄焦干熄炉的顶部装入干熄炉内，使锅炉不断获得热量从而产生蒸汽，干熄焦提升机是干熄焦装置中的关键设备，一旦提升机变频器发生故障，则会导致干熄炉无法装入焦炭，锅炉蒸汽温度压力不断下降导致停产。

因此，如何提高干熄焦提升机的工作可靠性，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种干熄焦提升机变频器在线热备系统、热备控制方法和装置，以提高干熄焦提升机的工作可靠性。

为实现以上目的，本发明实施例提供了以下方案：

第一方面，本发明实施例提供一种干熄焦提升机变频器在线热备系统，所述系统包括：控制柜、主用变频器单元、热备变频器单元和电机单元；

所述控制柜中设有主站控制器和从站控制器；

所述主站控制器经第一协议总线控制连接所述主用变频器单元；所述主站控制器连接所述从站控制器；所述从站控制器经第二协议总线控制连接所述热备变频器单元；

所述主用变频器单元控制连接所述电机单元，或，所述热备变频器单元控制连接所述电机单元。

在一种可能的实施例中，所述电机单元包括提升电机和行走电机；

所述主用变频器单元包括第一提升变频器和第一行走变频器；所述热备变频器单元包括第二提升变频器和第二行走变频器；

所述主站控制器经所述第一协议总线分别连接所述第一提升变频器的控制端和所述第一行走变频器的控制端；所述从站控制器经所述第二协议总线分别连接所述第二提升变频器的控制端和所述第二行走变频器的控制端；

所述第一提升变频器的输出端连接所述提升电机；所述第二提升变频器的输出端连接所述提升电机；所述第一行走变频器的输出端连接所述行走电机；所述第二行走变频器的输出端连接所述行走电机。

在一种可能的实施例中，所述第一提升变频器的输出端经第一断路器连接所述提升电机；所述第二提升变频器的输出端经第二断路器连接所述提升电机；其中，所述第一断路器和所述第二断路器之间电气互锁；

所述第一行走变频器的输出端经第三断路器连接所述行走电机；所述第二行走变频器的输出端经第四断路器连接所述行走电机；其中，所述第三断路器和所述第四断路器之间电气互锁。

在一种可能的实施例中，所述提升电机的编码器的输出端分别连接所述第一提升变频器的速度控制端和所述第二提升变频器的速度控制端；

所述行走电机的编码器的输出端分别连接所述第一行走变频器的速度控制端和所述第二行走变频器的速度控制端。

在一种可能的实施例中，所述第一协议总线为Contolnet协议总线；所述第二协议总线为PROFINET协议总线。

在一种可能的实施例中，所述主用变频器单元包括至少一台罗克韦尔品牌AB700S型号变频器；所述热备变频器单元包括至少一台西门子品牌S120型号变频器。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于第一方面中任一所述干熄焦提升机变频器在线热备系统的热备控制方法，所述方法包括：

在获取热备切换指令之后，控制切出主用变频器单元，并切入热备变频器单元，以断开所述主用变频器单元与所述电机单元之间的控制连接，并实现所述主用变频器单元与所述电机单元之间的控制连接；

控制所述从站控制器，将所述热备变频器整流启动，实现热备切换。

在一种可能的实施例中，所述控制所述从站控制器，将所述热备变频器整流启动，包括：

获取所述从站控制器在硬件组态中的通讯地址；

根据所述从站控制器在硬件组态中的通讯地址，发送热备变频器整流启动指令至所述从站控制器，以控制所述从站控制器发出第二协议的热备变频器整流启动指令至热备变频器单元。

第三方面，本发明实施例提供了一种基于第一方面中任一所述干熄焦提升机变频器在线热备系统的热备控制装置，所述装置包括：

第一控制模块，用于在获取热备切换指令之后，控制切出主用变频器单元，并切入热备变频器单元，以断开所述主用变频器单元与所述电机单元之间的控制连接，并实现所述主用变频器单元与所述电机单元之间的控制连接；

第二控制模块，用于控制所述从站控制器，将所述热备变频器整流启动，实现热备切换。

在一种可能的实施例中，所述第二控制模块，包括：

第一获取模块，用于获取所述从站控制器在硬件组态中的通讯地址；

第一发送模块，用于根据所述从站控制器在硬件组态中的通讯地址，发送热备变频器整流启动指令至所述从站控制器，以控制所述从站控制器发出第二协议的热备变频器整流启动指令至热备变频器单元。

第四方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现第二方面中所述的方法的步骤。

第五方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时以实现第二方面中所述的方法的步骤。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明利用主站控制器与从站控制器构建出主从通讯组态，主站控制器能够直接控制主用变频器单元，还能够利用主从通讯组态控制从站控制器，间接控制热备变频器单元，实现了第一协议的主用变频器单元与第二协议的热备变频器单元共同对电机单元的变频器热备，在主用变频器单元发生故障时，可以切换热备变频器单元控制电机单元，从而提高了熄焦提升机的工作可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种干熄焦提升机变频器在线热备系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种热备控制方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的一种热备控制装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种干熄焦提升机变频器在线热备系统的连接示意图；

图5是图4中6台S120变频器的通讯控制示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。

本实施例希望通过变频器热备的方式，来提高干熄焦提升机的工作可靠性，但目前干熄焦提升机的变频器存在多个品牌(例如罗克韦尔和西门子)，由于不同品牌的变频器之间的通讯协议不同，目前还不能实现不同品牌的变频器之间的热备，为此，本实施例提出了以下方案。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种干熄焦提升机变频器在线热备系统的结构示意图，具体的，该系统包括：控制柜、主用变频器单元、热备变频器单元和电机单元。

控制柜中设有主站控制器和从站控制器。在实际应用中，主站控制器可以采用罗克韦尔品牌AB系列PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)，从站控制器可以采用西门子品牌的S7-300型号PLC。具体的，罗克韦尔品牌AB系列PLC支持Contolnet协议，能够控制支持Contolnet协议的变频器；西门子品牌的S7-300型号PLC支持PROFINET协议总线，能够控制支持PROFINET协议的变频器。

主站控制器经第一协议总线控制连接主用变频器单元；从站控制器经第二协议总线控制连接热备变频器单元；主用变频器单元控制连接电机单元，或，热备变频器单元控制连接电机单元。

具体的，主站控制器为支持第一协议的控制器，主用变频器单元中设有支持第一协议的变频器；从站控制器为支持第而协议的控制器，热备变频器单元中设有支持第二协议的变频器。

若主站控制器采用罗克韦尔品牌AB系列PLC，第一协议总线便为Contolnet协议总线，主用变频器单元则包括至少一台罗克韦尔品牌AB700S型号变频器；若从站控制器采用西门子品牌的S7-300型号PLC，第二协议总线便为PROFINET协议总线，热备变频器单元则包括至少一台西门子品牌S120型号变频器。

由于主站控制器能够直接控制主用变频器单元，从站控制器能够直接控制热备变频器单元，这样当主站控制器连接从站控制器，便能利用主站控制器与从站控制器构建出主从通讯组态，主站控制器能够直接控制主用变频器单元，还能够利用主从通讯组态控制从站控制器，间接控制热备变频器单元，实现了第一协议的主用变频器单元与第二协议的热备变频器单元共同对电机单元的变频器热备，在主用变频器单元发生故障时，可以切换热备变频器单元控制电机单元，从而提高了熄焦提升机的工作可靠性。

在实际应用中，电机单元通常包括提升电机和行走电机，其中，提升电机用来驱动干熄焦提升机的提升操作，行走电机用来驱动干熄焦提升机的行走操作。

这样，主用变频器单元包括第一提升变频器和第一行走变频器；热备变频器单元包括第二提升变频器和第二行走变频器。

主站控制器经第一协议总线分别连接第一提升变频器的控制端和第一行走变频器的控制端；从站控制器经第二协议总线分别连接第二提升变频器的控制端和第二行走变频器的控制端。

第一提升变频器的输出端连接提升电机；第二提升变频器的输出端连接提升电机；第一行走变频器的输出端连接行走电机；第二行走变频器的输出端连接行走电机。

在实际应用中，本实施例还将提升电机和行走电机的速度信号反馈给相应变频器，从而使得变频器能够更加精准地控制提升电机和行走电机的速度，具体包括以下方案：

提升电机的编码器的输出端分别连接第一提升变频器的速度控制端和第二提升变频器的速度控制端；行走电机的编码器的输出端分别连接第一行走变频器的速度控制端和第二行走变频器的速度控制端。

具体的，为了同一电机向不同变频器反馈速度信号时出现相互间干扰的问题，本实施例中，提升电机的编码器的输出信号需要先利用脉冲信号无源分配技术，将该输出信号一分为二，之后再分别传输至第一提升变频器的速度控制端和第二提升变频器的速度控制端；行走电机的编码器的输出信号需要先利用脉冲信号无源分配技术，将该输出信号一分为二，之后再分别传输至第一行走变频器的速度控制端和第二行走变频器的速度控制端。

另外，提升电机的编码器的两个工作单元分别采用独立电源来驱动该编码器工作，提升电机的编码器的第一工作单元的工作电源由第一提升变频器提供，用于分出第一编码器脉冲信号至第一提升变频器的速度控制端；提升电机的编码器的第二工作单元的工作电源由第二提升变频器提供，用于分出第二编码器脉冲信号至第二提升变频器的速度控制端。行走电机的编码器的两个工作单元分别采用独立电源来驱动该编码器工作，行走电机的编码器的第一工作单元的工作电源由第一行走变频器提供，用于分出第三编码器脉冲信号至第一行走变频器的速度控制端；行走电机的编码器的第二工作单元的工作电源由第二行走变频器提供，用于分出第四编码器脉冲信号至第二行走变频器的速度控制端。

为了提高第一提升变频器和第二提升变频器切换过程的可靠性，本实施例中，第一提升变频器的输出端经第一断路器连接提升电机；第二提升变频器的输出端经第二断路器连接提升电机；其中，第一断路器和第二断路器之间电气互锁。

具体的，第一断路器和第二断路器之间电气互锁是指：若第一断路器导通，则第二断路器断开；若第一断路器断开，则第二断路器导通。

为了提高第一行走变频器和第二行走变频器切换过程的可靠性，本实施例中，第一行走变频器的输出端经第三断路器连接行走电机；第二行走变频器的输出端经第四断路器连接行走电机；其中，第三断路器和第四断路器之间电气互锁。

具体的，第三断路器和第四断路器之间电气互锁是指：若第三断路器导通，则第四断路器断开；若第三断路器断开，则第四断路器导通。

基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种热备控制方法，该热备控制方法应用于上文任一所述的干熄焦提升机变频器在线热备系统，具体应用于上文所述的主站控制器，如图2所示为该方法实施例的流程图，包括步骤11至步骤12。

步骤11，在获取热备切换指令之后，控制切出主用变频器单元，并切入热备变频器单元，以断开所述主用变频器单元与所述电机单元之间的控制连接，并实现所述主用变频器单元与所述电机单元之间的控制连接。

具体的，热备切换指令可以由上位机直接下达，也可以由预设的触发逻辑控制触发下达(例如主站控制器根据反馈信号，判断出主用变频器单元发生故障时触发)，在此不予以限制。

步骤12，控制所述从站控制器，将所述热备变频器整流启动，实现热备切换。

具体的，由于主站控制器与从站控制器位于同一主从通讯组态网络中，主站控制器能够向从站控制器下达指令，并利用从站控制器控制热备变频器进行启动。

这里，本实施例还提供了步骤12的具体实现方案，包括步骤21至步骤22。

步骤21，获取所述从站控制器在硬件组态中的通讯地址。

具体的，从站控制器在硬件组态中的通讯地址可以为从站控制器在硬件组态中的IP地址。

步骤22，根据所述从站控制器在硬件组态中的通讯地址，发送热备变频器整流启动指令至所述从站控制器，以控制所述从站控制器发出第二协议的热备变频器整流启动指令至热备变频器单元。

基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种热备控制装置，该热备控制装置应用于上文任一所述的干熄焦提升机变频器在线热备系统，具体应用于上文所述的主站控制器，如图3所示为该装置实施例的结构示意图，包括：

第一控制模块31，用于在获取热备切换指令之后，控制切出主用变频器单元，并切入热备变频器单元，以断开所述主用变频器单元与所述电机单元之间的控制连接，并实现所述主用变频器单元与所述电机单元之间的控制连接；

第二控制模块32，用于控制所述从站控制器，将所述热备变频器整流启动，实现热备切换。

在一种可能的实施例中，所述第二控制模块32，包括：

基于与前述实施例中同样的发明构思，本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前文任一所述方法的步骤。

基于与前述实施例中同样的发明构思，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前文任一所述方法的步骤。

为了说明上述实施例的具体实现过程，这里提供一下应用案例。

如图4所示为本发明实施例提供的一种干熄焦提升机变频器在线热备系统的连接示意图，其中，干熄焦提升机中的提升装置一般采用4台335KW 690V电机(M1、M2、M3、M4)驱动，走行装置采用2台55KW 690V电机(M5、M6)驱动。

主站控制器采用AB系列PLC，主用变频器单元中设有6台AB700S变频器；从站控制器采用S7-300型号PLC，热备变频器单元中设有6台S120变频器。

为了方便切换，在2套变频器单元的输出侧采用斯沃的双路切换隔离开关，当需要使用AB700S变频器时只需将斯沃双路切换隔离开关旋转到接通罗克韦尔变频器的位置即可，当需要使用西门子S120变频器时只需将斯沃双路切换隔离开关旋转到接通西门子S120的位置即可完成动力部分的切换。

主站控制器采用罗克韦尔AB的PLC，AB的PLC系统的现场总线为Contolnet协议，利用该总线协议和AB700S进行控制组态，变频器的启动停止指令全部来之与Contolnet协议总线。西门子S120是不支持Contolnet协议总线的，西门子变频器支持的总线为PROFINET协议，为了能将PROFINET协议总线上的数据传送到罗克韦尔AB的PLC中去，在网络中增加了一台西门子S7-300的CPU，西门子CPU作为从站与罗克韦尔AB的PLC主站进行通讯，他们之间采用PROFIBUS网络协议进行数据传送。通过这个桥梁，我们将6台罗克韦尔的AB 700S变频器和6台西门子S120变频器，一台AB的PLC和一台S7-300CPU组网，设备之间的数据可以任意传送。

如图5所示为图4中6台S120变频器的通讯控制示意图，其中西门子的变频器通过RJ45口接入到PLC控制柜的交换机上，然后通过交换机送入到S7-300CPU中去，通过PROFIBUS协议总线接入到罗克韦尔AB的PLC中去。使AB的PLC既能接收和控制来自罗克韦尔AB 700S的数据，又能接收和控制来自西门子S120变频器的数据。

当AB的PLC的输入模块接收到外部信号明确报文是指向需要送入AB700S变频器，AB的PLC将速度指令和信号指令送入AB的PLC内部程序中的ControNet通讯地址(这个地址是AB的PLC在硬件组态中完成的)。同理当AB的PLC输入模块接收到外部信号明确报文是指向需要送入西门子变频器，AB的PLC将速度指令和信号指令送入PLC内部程序中的Profinet通讯地址(即S7-300，这个地址是AB的PLC在硬件组态中完成的)。所有的报文控制都来只AB的PLC输入模块其他传感器，输入模块的传感器必须感知要送入的变频器是允许正常无故障状态下才可发送报文。若检测到电压下降到一定阀值或者外部紧急停车信号、超速信号等事故信号，报文将由控制报文自动改变成紧急停车报文。

在进行热备切换时，首先将动力部分切换到指定的变频器的输出侧(例如斯沃动力切换开关左旋为罗克韦尔AB 700S变频器，右旋为西门子S120变频器)，然后将选择拨码开关选择到指定的变频器上(例如，选择拨码开关向上选择罗克韦尔AB 700S变频器，向下选择西门子S120变频器)，若切换无误干熄焦HMI(Human Machine Interface，人机界面)上整流启动画面上的被选中的变频器会由红色变为绿色，说明切换完毕。

本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例利用主站控制器与从站控制器构建出主从通讯组态，主站控制器能够直接控制主用变频器单元，还能够利用主从通讯组态控制从站控制器，间接控制热备变频器单元，实现了第一协议的主用变频器单元与第二协议的热备变频器单元共同对电机单元的变频器热备，在主用变频器单元发生故障时，可以切换热备变频器单元控制电机单元，从而提高了熄焦提升机的工作可靠性。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(模块、系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims

1.一种干熄焦提升机变频器在线热备系统，其特征在于，所述系统包括：控制柜、主用变频器单元、热备变频器单元和电机单元；

所述控制柜中设有主站控制器和从站控制器；

2.根据权利要求1所述的干熄焦提升机变频器在线热备系统，其特征在于，所述电机单元包括提升电机和行走电机；

3.根据权利要求2所述的干熄焦提升机变频器在线热备系统，其特征在于，所述第一提升变频器的输出端经第一断路器连接所述提升电机；所述第二提升变频器的输出端经第二断路器连接所述提升电机；其中，所述第一断路器和所述第二断路器之间电气互锁；

4.根据权利要求3所述的干熄焦提升机变频器在线热备系统，其特征在于，所述提升电机的编码器的输出端分别连接所述第一提升变频器的速度控制端和所述第二提升变频器的速度控制端；

5.根据权利要求1至4任一所述的干熄焦提升机变频器在线热备系统，其特征在于，所述第一协议总线为Contolnet协议总线；所述第二协议总线为PROFINET协议总线。

6.一种基于权利要求1至5任一所述干熄焦提升机变频器在线热备系统的热备控制方法，其特征在于，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的高压变频器切换控制方法，其特征在于，所述控制所述从站控制器，将所述热备变频器整流启动，包括：

获取所述从站控制器在硬件组态中的通讯地址；

8.一种基于权利要求1至5任一所述干熄焦提升机变频器在线热备系统的热备控制装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现权利要求6或7所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时以实现权利要求6或7所述的方法的步骤。