关于高速线材厂精轧机电气自动化控制系统的

考察报告

2009 年 10 月 13 日至 17 日， 我们到北京西门子有限公司就公司

高速线材厂精轧机主电机交流传动系统的自动化控制设备进行了 考

察、 系统调试、 操作和试验。

西门子公司工业系统热轧长材部王旭工程师为我们系统的介绍

了高速线材厂精轧机主电机电气自动化各个控制单元的工作原理、 结

构、 作用、 程序、 功能和性能。

公司 高速线材厂精轧机主电动机是交流同步电动机， 功率为

5500KW， 电压为 2750 伏， 属于中压型电压等级， 电机定子为双绕组，

两个单独绕组相差 30度电角度。电机的过载倍数为 1.15。.每分钟 1000

转以下时为恒转矩控制， 每分钟 1000----1500 转时为恒功率控制， 1000

转为基速。

主回路由公司 10KV 供电给整流变压器初级侧， 次级侧输出

2500V 的交流电压。 此电压经变频器内两个独立的 6 脉冲电流源变频

器， 与上一级控制系统共同作用， 为同步电动机提供一个 12 脉冲的

电源， 作为精轧机主电动机的电源。

高线厂精轧机主电机的变频器规格型号为 GL150 型电流源变频

器。 此变频器的特点是； 整流侧调电流， 逆变侧调相位。 是非常适合

交流同步电动机的。

精轧机主电机有了 12 脉冲的电源后， 要使电动机启动和运行还

必须有控制单元。 西门子公司为主电机配置的控制单元为 CU320 型。

此单元为闭环传动控制。 主要分三部分进行控制； 1、 对交流侧整流

器的控制； 包括了速度调节器、 电流调节器的计算给定值。 当电动机

运行在基速以上时， 速度调节器对给定参数进行自适应。 每一个交流

侧整流器都有其自己的电流调节器， 这两个电流调节器与交流侧整流

器共同产生了直流连接的电流， 此电流与电动机实际需要的转矩成正

比。 2、 对负载侧逆变器进行电子换向。 即； 直流连接电流根据电动

机转子的实际位置接通到相应的定子绕组， 以获得最大的电机转矩。

这种电子换向方法的特殊性在于任何时候都与其供电电源同步的旋

转。 3、 对电动机转子的实际位置和磁通轴角度的检测。 此检测是在

电动机模拟器上根据电动机定子电流和电压的实际计算值进行的。 通

过现场操作证明； 不仅在电动机运转时， 甚至在停车期间， 电动机也

可以根据磁场的建立所产生的定子感应电压来确定转子的精确位置。

于是， 电动机可以进行可控的启动和加速。

准确、 稳定、 可靠的逻辑控制和诊断系统也是 CU320 的特点。

逻辑控制单元包括； 1、 传动辅助设备的开、 关和控制。 2、 相关

传动的连锁， 即； 分闸或合闸的内部和外部信号。 3、 所有传动的连

锁， 对于设定值和闭环传动调节器释放的内部和外部信号。 4、 传动

故障的所有内部、 外部的连锁， 以使得传动能立即停车。 5、 所有故

障的连锁， 以使得传动延迟停车。 以上几类功能的建立就能确保传动

系统安全的操作开车或停车。

诊断系统包括； 诊断系统大部分是标准化的。 除此之外， 根据需

要可以在应用软件内随意设计。 最重要的是对整流变压器触发脉冲的

连续监控， 以确保系统的安全。 同时， 对以下几项也进行诊断和监控；

1、 同步电压丢失或故障。 2、 交流电压和同步电压的角度偏差故障。

3、 触发脉冲丢失或故障。 4、 相序控制。 5、 过电流故障。 6、 电压实

际值硬件故障。 7、 交流侧欠电压故障。 8、 发生外部脉冲封锁导致的

故障。 9、 超速、 超载和接地故障。 等等。 都能在第一时间显示出来。

为操作、 维护、 维修人员提供信息， 以便快速、 准确的排除故障， 使

生产正常进行。

此次北京西门子之行， 使我们了解了高速线材厂精轧机电气自动

化控制系统的控制单元、 软件和硬件以及操作系统都是很先进的。 电

机的传动系统和控制系统以及装备水平也是很高的。 下一步， 我们电

气自动化的技术人员、 管理人员、 工作人员做好一切准备工作， 在设

备安装和调试工作中， 严密组织， 精心调试， 精心操作， 精益求精，

积极的配合和协助厂家的工程技术人员， 力争在最短的时间内， 把设

备安装好、 调试好、 掌握住。 为国义公司高速线材厂的尽快试生产、

达产和稳产而贡献我们的力量。

2009 年 10 月 22 日