CN219851379U - 一种粗轧机控制装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种粗轧机控制装置,6RA70控制单元设置有网卡通讯板CBP2和电路板CUD1,主回路功率单元的电源输入端通过负荷开关Q1与交流电源一连接,励磁单元的电源输入端与交流电源二连接,主回路功率单元的电源输出端与粗轧机电机的电枢连接,励磁单元的电源输出端与粗轧机电机的励磁线圈连接,主回路功率单元和励磁单元均与电路板CUD1连接。本实用新型的优点是:通过HMI人机界面操作粗轧机操作简单;6RA70控制单元与控制单元二连接,将6RA70控制单元的状态信息在HMI人机界面上显示,方便岗位作业人员随时查看6RA70控制单元运行状况;6RA70控制单元与控制单元二之间采用光纤连接,抗干扰,传输距离远,提高了生产运行的稳定性。

Description

一种粗轧机控制装置
技术领域
本实用新型涉及轧钢技术领域,尤其涉及一种粗轧机控制装置。
背景技术
某型钢生产线采用直流调速器拖动粗轧机,粗轧机依赖于机旁操作箱手动单起单停,这种方式需要岗位作业人员到粗轧机设备旁边进行操作,中控室不能直观地观察到粗轧机的开启运行状态,如果粗轧机开启运行过程出现故障,岗位作业人员不能及时了解具体情况,故障排查不直观,劳动强度大,增加故障处理时间,降低生产效率。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种粗轧机控制装置,直流调速器与中控室的通讯模块连接,通过中控室的HMI人机界面随时查看粗轧机开启运行状态,提高了生产效率。
为实现上述目的,本实用新型通过以下技术方案实现:
一种粗轧机控制装置,包括粗轧机电机,还包括主回路功率单元、6RA70控制单元、励磁单元、控制单元一、控制单元二、光纤收发器,6RA70控制单元设置有网卡通讯板CBP2和电路板CUD1,主回路功率单元的电源输入端通过负荷开关Q1与交流电源一连接,励磁单元的电源输入端与交流电源二连接,主回路功率单元的电源输出端与粗轧机电机的电枢连接,励磁单元的电源输出端与粗轧机电机的励磁线圈连接,主回路功率单元和励磁单元均与电路板CUD1连接,控制单元一与6RA70控制单元通过通讯端口连接,控制单元二通过光纤收发器与网卡通讯板CBP2连接。
还包括光纤跳线盒一和光纤跳线盒二,光纤收发器包括光纤收发器一和光纤收发器二,网卡通讯板CBP2与光纤收发器一通过DP转接头一连接,控制单元二与光纤收发器二通过DP转接头二连接,光纤跳线盒一的一端与光纤收发器一通过光纤跳线一连接,光纤跳线盒二的一端与光纤收发器二通过光纤跳线二连接,光纤跳线盒一的另一端和光纤跳线盒二的另一端通过光纤连接。
还包括控制回路,控制单元一与控制回路连接,控制单元一包括CPU一和开关电源,开关电源的输入端与交流电源三连接,开关电源的输出端用于提供工作电源,CPU一的数字量输出端分别与继电器KA1的线圈~继电器KA5的线圈连接,CPU一的数字量输入端分别与按钮SB1、按钮SB2、温度传感器KT常闭触点、风压报警传感器KP常闭触点、按钮SB3连接,温度传感器KT和风压报警传感器KP设置在粗轧机内,按钮SB1、按钮SB2、按钮SB3设置在操作箱上,控制回路包括并联连接的支路a、支路b、支路c、支路d。
支路a包括串联连接的继电器KA1的常开触点和指示灯H1,支路b包括串联连接的继电器KA2的常开触点和指示灯H2,支路c包括串联连接的继电器KA3的常开触点、继电器KA4的常闭触点、高压负荷开关Q1的线圈,高压负荷开关Q1的常开辅助触点和继电器KA3的常开触点并联连接,支路d包括串联连接的继电器KA5的常开触点和报警器H3;指示灯H1、指示灯H2、报警器H3设置在操作箱上。
主回路功率单元包括并联连接的支路e、支路f、支路g,支路e包括串联连接功率单元一和功率单元二,支路f包括串联连接功率单元三和功率单元四,支路g包括串联连接功率单元五和功率单元六,功率单元一和功率单元二的连接点与主回路功率单元的电源输入端U相连接,功率单元三和功率单元四的连接点与主回路功率单元的电源输入端V相连接,功率单元五和功率单元六的连接点与主回路功率单元的电源输入端W相连接,功率单元一、功率单元三、功率单元五均与主回路功率单元的电源输出端的一端连接,功率单元二、功率单元四、功率单元六均与主回路功率单元的电源输出端的另一端连接。
励磁单元包括并联连接的支路m和支路n,支路m包括串联连接的可控硅模块SCR1和可控硅模块SCR4,支路n包括串联连接的二极管SCR3和二极管SCR2,可控硅模块SCR1与阻容吸收电路一并联连接,二极管SCR2与阻容吸收电路二并联连接,可控硅模块SCR1和可控硅模块SCR4的连接点与励磁单元的电源输入端的一端连接,二极管SCR3和二极管SCR2的连接点与励磁单元的电源输入端的另一端连接,阻容吸收电路一包括串联连接的电容一和电阻一,阻容吸收电路二包括串联连接的电容二和电阻二,可控硅模块SCR1和可控硅模块SCR4设置有控制端口一,用于与6RA70控制单元的电路板CUD1连接。
功率单元一~功率单元六结构相同,均包括熔断器、晶闸管桥、阻容吸收电路三,阻容吸收电路三与晶闸管桥并联连接,阻容吸收电路三包括串联连接的电容三和电阻三,熔断器与晶闸管桥串联连接,晶闸管桥设置有控制端二,用于与6RA70控制单元的电路板CUD1连接。
晶闸管桥包括晶闸管V1和晶闸管V2,晶闸管V1和晶闸管V2反向并联连接。
控制单元二包括电源模块、CPU二、通讯模块一、通讯模块二、HMI人机界面,电源模块、CPU二、通讯模块一、通讯模块二通过端口连接,通讯模块一用于与HMI人机界面连接,通讯模块二用于与网卡通讯板CBP2连接。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
1.通过HMI人机界面操作粗轧机,只有在检修时机旁操作箱操作粗轧机,操作简单;
2.温度传感器KT和风压报警传感器KP与控制单元一连接,并在HMI人机界面上显示,如果超过设定值,HMI人机界面报警提示,方便岗位管理人员随时查看报警信息;
3.操作箱的按钮SB1、按钮SB2、按钮SB3与控制单元一连接,将操作箱上的按钮操作信息在HMI人机界面上显示,方便岗位管理人员查询岗位作业人员何时做过复位或急停操作;
4.6RA70控制单元与控制单元二连接,将6RA70控制单元的状态信息在HMI人机界面上显示,方便岗位作业人员随时查看6RA70控制单元运行状态;
5.6RA70控制单元与控制单元二之间采用光纤连接,抗干扰,数据信息传输距离长,提高了生产运行的稳定性。
附图说明
图1是粗轧机控制装置结构示意图。
图2是控制单元一原理示意图。
图3是主回路功率单元原理示意图。
图4是励磁单元原理示意图。
图中:1-光纤接线盒二 2-光纤接线盒一 3-光纤4-DP网线 5-光纤跳线一 6-光纤跳线二7-DP网线。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型进行详细地描述,但是应该指出本实用新型的实施不限于以下的实施方式。
以下实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
直流调速器用于驱动粗轧机运行,直流调速器包括控制单元6RA70、主回路功率单元、励磁单元。车间第一次整改,将控制单元6RA70与中控室的通讯模块通过Profibus DP网线连接,岗位作业人员在中控室的HMI人机界面上就可以操作粗轧机启停,随时查看粗轧机的状态信息,但是Profibus-DP的通讯速率为1.5Mbps时最大有效的数据信息传输距离为200m,而实际的控制单元6RA70与中控室距离大于200m,Profibus DP掉网和故障现象频繁发生,进行第二次整改。见图1,见图2,一种粗轧机控制装置,包括粗轧机电机、主回路功率单元、6RA70控制单元、励磁单元、控制单元一、控制单元二、控制回路、光纤跳线盒一2、光纤跳线盒二1、光纤收发器OLM1、光纤收发器OLM2,6RA70控制单元设置有网卡通讯板CBP2和电路板CUD1,主回路功率单元的电源输入端通过电流互感器T2、主回路变压器T1、高压负荷开关Q1与交流电源AC1000V连接,励磁单元的电源输入端通过熔断器FUE、励磁交流侧进线开关Q3、励磁高压负荷开关Q2与交流电源AC420V连接,主回路功率单元的电源输出端L-和LA+通过快速开关SK1、电抗器LK1与粗轧机电机的电枢连接,电阻RK与快速开关SK1并联连接,电阻RK用于防止快速开关SK1断开时自感电动势烧坏快速开关SK1的主触点,励磁单元的电源输出端EU5和EW5与粗轧机电机的励磁线圈连接,主回路功率单元和励磁单元均与电路板CUD1连接,控制单元一与6RA70控制单元通过通讯端口连接,控制单元二通过光纤收发器与网卡通讯板CBP2连接;网卡通讯板CBP2与光纤收发器OLM1通过DP转接头一DP网线4连接,控制单元二与光纤收发器OLM2通过DP转接头二DP网线7连接,光纤跳线盒一2的一端与光纤收发器OLM1通过光纤跳线一5连接,光纤跳线盒二1的一端与光纤收发器OLM2通过光纤跳线二6连接,光纤跳线盒一2的另一端和光纤跳线盒二1的另一端通过光纤3连接;控制单元二包括电源模块、CPU二、通讯模块一、通讯模块二、HMI人机界面,电源模块、CPU二、通讯模块一、通讯模块二通过端口连接,通讯模块一用于与HMI人机界面连接,通讯模块二用于与网卡通讯板CBP2连接。
控制单元一与控制回路连接,控制单元一包括CPU一和开关电源,开关电源的输入端与交流电源AC220V连接,开关电源的输出端用于提供工作电源,CPU一的数字量输出端Q0.1、Q0.3、Q0.4、Q0.6、Q0.7分别与继电器KA1的线圈~继电器KA5的线圈连接,CPU一的数字量输入端通过端口I0.1、I0.3、I0.5、I0.7、I1.0、I1.1分别与故障复位按钮SB1、急停按钮SB2、温度传感器KT常闭触点、风压报警传感器KP常闭触点、本地/远程操作按钮SB3的常闭触点、本地/远程操作按钮SB3的常开触点连接,温度传感器KT和风压报警传感器KP设置在粗轧机内,故障复位按钮SB1、急停按钮SB2、本地/远程操作按钮设置在机旁操作箱上,控制回路包括并联连接的支路a、支路b、支路c、支路d;支路a包括串联连接的继电器KA1的常开触点和指示灯H1,支路b包括串联连接的继电器KA2的常开触点和指示灯H2,支路c包括串联连接的继电器KA3的常开触点、继电器KA4的常闭触点、高压负荷开关Q1的线圈,高压负荷开关Q1的常开辅助触点和继电器KA3的常开触点并联连接,支路d包括串联连接的继电器KA5的常开触点和报警器H3;指示灯H1、指示灯H2、报警器H3设置在机旁操作箱上。
通讯板CBP2型号采用型号为6SX7010-0FF05;电路板CUD1采用型号为C98043-A7001;通讯模块二采用型号为CP443-5DX04-0XE0;DP转接头采用型号为6ES7972-0BA52-0XA0;DP网线4采用型号为6XV1830-0EH10;光纤收发器OLM1和光纤收发器OLM2采用型号为Simens 6GK1503-3CB00;光纤采用多模双芯千兆光纤;光纤跳线一5和光纤跳线二6采用型号为ST/UPS-SC/UPC-3.0-MM。
工作过程:
见图1,HMI人机界面与PLC S7-400主站的通讯模块CP443-1连接,粗轧机的岗位作业人员通过HMI人机界面给粗轧机发出运行指令,当PLC S7-400主站的CPU414接收到运行指令后,通过通讯模块PLC S7-400主站的CP443-5 EXT给6RA70控制单元发出指令。在通讯模块CP443-5 EXT和6RA70直流调速器的控制单元的网卡通讯板CBP2之间增加光纤收发器OLM1和光纤收发器OLM2,光纤收发器OLM1和光纤收发器OLM2之间通过多模光纤连接。6RA70直流调速器的控制单元安装在直流调速柜内,6RA70直流调速器的控制单元发出两路脉冲,一路脉冲传送至主回路功率单元,用于触发主回路功率单元内的晶闸管,然后通过平波电抗器LK1进行高次谐波的过滤后进入到粗轧机的直流电机电枢中,使得粗轧机的直流电机的电枢电流可调,直流电机选用的是功率4000KW,电压DC1000V,电枢电流4404A;另一路脉冲送到励磁单元中,用于触发励磁单元的可控硅模块,使得粗轧机的直流电机的励磁线圈电流可调,满足粗轧机直流电机运行的磁场要求。
直流调速柜内安装有PLC S7-200模块,故障复位按钮SB1用于给6RA70直流调速器的控制单元故障复位,急停按钮SB2用于给6RA70直流调速器的控制单元急停操作,温度传感器KT用于检测粗轧机的直流电机内的温度信号并传送至PLC S7-200模块,如果超过设定温度,通过HMI人机界面进行报警,风压报警传感器KP用于检测粗轧机直流电机的冷却风机的风压信号并传送至PLC S7-200模块,如果风压信号过低,通过HMI人机界面进行报警;本地/远程操作按钮SB3用于控制柜操作HMI人机界面远程操作模式旋转。
【实施例2】
本实施例中,一种粗轧机控制装置与实施例1相同,在其基础上增加主回路功率单元,见图3,主回路功率单元包括并联连接的支路e、支路f、支路g,支路e包括串联连接功率单元一和功率单元二,支路f包括串联连接功率单元三和功率单元四,支路g包括串联连接功率单元五和功率单元六,功率单元一和功率单元二的连接点与主回路功率单元的电源输入端U相连接,功率单元三和功率单元四的连接点与主回路功率单元的电源输入端V相连接,功率单元五和功率单元六的连接点与主回路功率单元的电源输入端W相连接,功率单元一、功率单元三、功率单元五均与主回路功率单元的电源输出端的一端L-连接,功率单元二、功率单元四、功率单元六均与主回路功率单元的电源输出端的另一端LA+连接;功率单元一~功率单元六结构相同,均包括熔断器、晶闸管桥、阻容吸收电路三,阻容吸收电路三与晶闸管桥并联连接,阻容吸收电路三包括串联连接的电容三和电阻三,熔断器与晶闸管桥串联连接,晶闸管桥设置有控制端二,分别为11G、11K,12G、12K,13G、13K,14G、14K,15G、15K,16G、16K,用于与6RA70控制单元的电路板CUD1连接;晶闸管桥包括晶闸管V1和晶闸管V2,晶闸管V1和晶闸管V2反向并联连接。晶闸管采用型号为西安孚斯特电力整流有限公司的KP3000-42。
工作工程:
根据生产工艺的要求,粗轧机需要实现正反轧制,要求主回路功率单元能随时进行正反导通,所以在每个功率单元的晶闸管桥的晶闸管V1和晶闸管V2反向并联连接。正转时,正向晶闸管V11、V12、V13、V14、V15、V16导通,反向晶闸管关闭;反转时,正向晶闸管关闭,反向晶闸管V21、V22、V23、V24、V25、V26导通。优点:稳定的实现交变直的整流功能;电流大小根据实际需要方便控制;正反转控制切换流畅。
【实施例3】
本实施例中,一种粗轧机控制装置与实施例1相同,在实施例1和实施例2的基础上增加励磁单元,见图4,励磁单元包括并联连接的支路m和支路n,支路m包括串联连接的可控硅模块SCR1和可控硅模块SCR4,支路n包括串联连接的二极管SCR3和二极管SCR2,可控硅模块SCR1与阻容吸收电路一并联连接,二极管SCR2与阻容吸收电路二并联连接,可控硅模块SCR1和可控硅模块SCR4的连接点与励磁单元的电源输入端的一端EU3连接,二极管SCR3和二极管SCR2的连接点与励磁单元的电源输入端的另一端EW3连接,阻容吸收电路一包括串联连接的电容一和电阻一,阻容吸收电路二包括串联连接的电容二和电阻二,可控硅模块SCR1和可控硅模块SCR4设置有控制端口一,分别为Ea、Eb,Ec、Ed,用于与6RA70控制单元的电路板CUD1连接。可控硅模块SCR1和可控硅模块SCR4采用型号为SEMIKRON SKKT SKKT250/16E;可控硅模块SCR2和可控硅模块SCR3采用型号为SEMIKRON SKKD 260/16。
工作工程:
在交流AC420V的正弦波形的正半周时,可控硅模块SCR1和二极管SCR2导通,在交流AC420V的正弦波形的负半周,二极管SCR3和可控硅SCR4导通;电路结构简单,操作方便,易于推广。
本实用新型通过HMI人机界面操作粗轧机,只有在检修时机旁操作箱操作粗轧机,操作简单;温度传感器KT和风压报警传感器KP与控制单元一连接,并在HMI人机界面上显示,如果超过设定值,HMI人机界面报警提示,方便岗位管理人员随时查看报警信息;操作箱的按钮SB1、按钮SB2、按钮SB3与控制单元一连接,将操作箱上的按钮操作信息在HMI人机界面上显示,方便岗位管理人员查看岗位作业人员操作粗轧机的时间;6RA70控制单元与控制单元二连接,将6RA70控制单元的状态信息在HMI人机界面上显示,方便岗位作业人员随时查看6RA70控制单元运行状况;6RA70控制单元与控制单元二之间采用光纤连接,抗干扰,传输距离远,提高了生产运行的稳定性。

Claims (9)

1.一种粗轧机控制装置,包括粗轧机电机,其特征在于,还包括主回路功率单元、6RA70控制单元、励磁单元、控制单元一、控制单元二、光纤收发器,6RA70控制单元设置有网卡通讯板CBP2和电路板CUD1,主回路功率单元的电源输入端通过负荷开关Q1与交流电源一连接,励磁单元的电源输入端与交流电源二连接,主回路功率单元的电源输出端与粗轧机电机的电枢连接,励磁单元的电源输出端与粗轧机电机的励磁线圈连接,主回路功率单元和励磁单元均与电路板CUD1连接,控制单元一与6RA70控制单元通过通讯端口连接,控制单元二通过光纤收发器与网卡通讯板CBP2连接。
2.根据权利要求1所述的一种粗轧机控制装置,其特征在于,还包括光纤跳线盒一和光纤跳线盒二,所述的光纤收发器包括光纤收发器一和光纤收发器二,所述的网卡通讯板CBP2与光纤收发器一通过DP转接头一连接,所述的控制单元二与光纤收发器二通过DP转接头二连接,光纤跳线盒一的一端与光纤收发器一通过光纤跳线一连接,光纤跳线盒二的一端与光纤收发器二通过光纤跳线二连接,光纤跳线盒一的另一端和光纤跳线盒二的另一端通过光纤连接。
3.根据权利要求1所述的一种粗轧机控制装置,其特征在于,还包括控制回路,所述的控制单元一与控制回路连接,控制单元一包括CPU一和开关电源,开关电源的输入端与交流电源三连接,开关电源的输出端用于提供工作电源,CPU一的数字量输出端分别与继电器KA1的线圈~继电器KA5的线圈连接,CPU一的数字量输入端分别与按钮SB1、按钮SB2、温度传感器KT常闭触点、风压报警传感器KP常闭触点、按钮SB3连接,温度传感器KT和风压报警传感器KP设置在粗轧机内,按钮SB1、按钮SB2、按钮SB3设置在操作箱上,控制回路包括并联连接的支路a、支路b、支路c、支路d。
4.根据权利要求3所述的一种粗轧机控制装置,其特征在于,所述的支路a包括串联连接的继电器KA1的常开触点和指示灯H1,所述的支路b包括串联连接的继电器KA2的常开触点和指示灯H2,所述的支路c包括串联连接的继电器KA3的常开触点、继电器KA4的常闭触点、高压负荷开关Q1的线圈,高压负荷开关Q1的常开辅助触点和继电器KA3的常开触点并联连接,所述的支路d包括串联连接的继电器KA5的常开触点和报警器H3;指示灯H1、指示灯H2、报警器H3设置在操作箱上。
5.根据权利要求1所述的一种粗轧机控制装置,其特征在于,所述的主回路功率单元包括并联连接的支路e、支路f、支路g,支路e包括串联连接功率单元一和功率单元二,支路f包括串联连接功率单元三和功率单元四,支路g包括串联连接功率单元五和功率单元六,功率单元一和功率单元二的连接点与所述的主回路功率单元的电源输入端U相连接,功率单元三和功率单元四的连接点与所述的主回路功率单元的电源输入端V相连接,功率单元五和功率单元六的连接点与所述的主回路功率单元的电源输入端W相连接,功率单元一、功率单元三、功率单元五均与所述的主回路功率单元的电源输出端的一端连接,功率单元二、功率单元四、功率单元六均与所述的主回路功率单元的电源输出端的另一端连接。
6.根据权利要求1所述的一种粗轧机控制装置,其特征在于,所述的励磁单元包括并联连接的支路m和支路n,支路m包括串联连接的可控硅模块SCR1和可控硅模块SCR4,支路n包括串联连接的二极管SCR3和二极管SCR2,可控硅模块SCR1与阻容吸收电路一并联连接,二极管SCR2与阻容吸收电路二并联连接,可控硅模块SCR1和可控硅模块SCR4的连接点与励磁单元的电源输入端的一端连接,二极管SCR3和二极管SCR2的连接点与励磁单元的电源输入端的另一端连接,阻容吸收电路一包括串联连接的电容一和电阻一,阻容吸收电路二包括串联连接的电容二和电阻二,可控硅模块SCR1和可控硅模块SCR4设置有控制端口一,用于与6RA70控制单元的电路板CUD1连接。
7.根据权利要求5所述的一种粗轧机控制装置,其特征在于,所述的功率单元一~功率单元六结构相同,均包括熔断器、晶闸管桥、阻容吸收电路三,阻容吸收电路三与晶闸管桥并联连接,阻容吸收电路三包括串联连接的电容三和电阻三,熔断器与晶闸管桥串联连接,晶闸管桥设置有控制端二,用于与6RA70控制单元的电路板CUD1连接。
8.根据权利要求7所述的一种粗轧机控制装置,其特征在于,所述的晶闸管桥包括晶闸管V1和晶闸管V2,晶闸管V1和晶闸管V2反向并联连接。
9.根据权利要求1所述的一种粗轧机控制装置,其特征在于,所述的控制单元二包括电源模块、CPU二、通讯模块一、通讯模块二、HMI人机界面,电源模块、CPU二、通讯模块一、通讯模块二通过端口连接,通讯模块一用于与HMI人机界面连接,通讯模块二用于与网卡通讯板CBP2连接。
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