西门子运动控制及驱动产品应用实例

西门子运动控制及驱动产品应用实例Answersforindustry.进入二十一世纪以来人们对于生活品质的要求越来越高，与之相关的工业领域正以前所未有的速度高速发展。与此同时我们生存的环境也受到越来越大的破坏，气候变暖，污染严重，能源匮乏，交通拥堵。越来越多的人们已经意识到“可持续发展”的重要性，由此一场根本性的技术变革正席卷全球，这一变革可以描述为“向清洁、创新、节能型、低碳型技术及环境友善型基础设施转变”。做为这场技术变革的收益者及推动者，西门子公司以自己最新的技术、产品以及综合解决方案服务于全球工业界，“高效、灵活、节能”是我们的核心目标及价值体现。西门子运动控制及驱动产品应用实例，主要收集了西门子全新的SINAMICS驱动产品在钢铁、有色金属、造纸机械、煤矿、石油天燃气石化化工、电力、地铁及物流等行业上的应用实例。每个应用实例都充分体现了“高效、灵活、节能”的宗旨。每个行业应用包括项目简介、工艺流程图、系统配置图、亮点及客户受益4部分，其内容既有文字说明又有图片展示，较为全面地介绍及分析各应用实例，为客户了解西门子的产品及解决方案提供了有益的参考信息。SINAMICS系列变频器以其独特的硬件结构和统一的软件平台，在变频器行业独占鳌头，展示其强大的生命力。SINAMICS系列的变频器将功率部分和控制部分完全分开，所有电路板都带有涂层，大大提高了其可靠性和稳定性。统一的软件调试平台STARTER，以图形化的界面，非常直观地修改或监控各参数的变化；其集成的示波器功能，能方便、快速、更精确的记录速度、扭矩、位置等多种曲线，为调试提供很大的便利。同时低耗型的系统设计以及完善的能量回馈功能使得SINAMICS系统成为一款真正节能型的驱动系统。SIMOTIOND运动控制系统，用其独有而又灵活的编程软件，以及集成的多种标准运动控制包，很方便的实现卷曲、飞剪、角同步以及CAM等复杂的工艺功能。与SINAMICSS120的无缝结合，将为工业领域提供完整的驱动解决方案。在收集应用实例的过程中，得到了西门子各部门同事们及合作伙伴和许多客户的大力支持，在此深表感谢！我们将尽全力为各个工业及基础建设领域提供最好的控制及驱动解决方案！注：想了解书中项目更详细的情况，请与工业业务领域驱动技术集团运动控制部项目部门联系。前言控制生产线加工设备：轧机，纸机，辊道低压大型处理设备：钻机，大型传送带，实验台，港机精密加工设备：如包装机、纺织机、印刷机、注塑机、机床0.12kW...3kW泵、风机、传送带、广告牌、离心分离机V/f控制/矢量控制/伺服控制0.12kW...4500kW75kW...1200kW试验台、离心机，提升机V/f控制/矢量控制大型泵和压缩机、大型轧机、大型搅拌机和挤出机大型矿井提升机0.8MW...120MW高压大容量应用简单应用低压中压复杂应用V/f控制/矢量控制0.37kW...132kW0.75kW...7.5kW75kW...1500kW泵、风机、传送带、压缩机、搅拌机、挤出机、纺织、汽车装配线、食品饮料、轧机、辊道、钻机、纸机、实验台等一般应用G_D011_EN_00164aSINAMICSGM150SINAMICSSM150SINAMICSGL150SINAMICSS150SINAMICSS120SINAMICSG110SINAMICSG130SINAMICSG150SINAMICSG120SINAMICSG120DSINAMICSGSINAMICSS搅拌机/粉碎机挤出机纺织机泵/风机/压缩机皮带运输系统木材加工机械印刷机和造纸机金属加工机械轧钢机包装机机床G_D211_EN_00137SINAMICS系列变频器有色金属Non-Ferrous造纸机械Paper煤矿CoalMining石油、天燃气、石化、化工OGPC电力Power地铁Metro机场、市政Infrastructure运动控制及驱动产品应用实例一．首钢京唐托盘运输工程首钢京唐1580热轧钢卷物流运输系统—双排式托盘运输。双排式托盘运输方式可以在热轧卷取区直接收卷，不需要天车辅助。承载托盘在运输辊道上，根据需要可自动直接被运送到冷轧原库、热轧成品库、平整分卷的原料库等多个不同的目的地，无论是转向还是改变运输高度都可灵活实现。中间过程不需要人工干预。根据各工序的实际情况，自动化系统还可自动实现钢卷运输的局部存储，为下游的故障处理提供缓冲时间，从而不影响上游工序的生产。整个运输过程中钢卷不需要倒运，不需要采用铁路和汽车运输。可采用全自动化操作，减少了作业人员。取消了天车上卷的操作，提高了成材率，减少了工厂的占地面积，是现有的各种运输方式中运输功最小、物流运输周期最短的方式，完全满足冶金流程工程学对钢厂生产中运输问题的各项要求。托盘运输系统自动化集成度高，具有灵活、高效的顺序控制。整个系统控制采用西门子PLC3套（CPU416），现场17个操作柜均采用西门子触摸屏。双排式托盘运输系统辊道长，现场电机多，传动采用西门子高品质SINAMICS家族S120产品，运输辊道在生产中要求快起、快停，定位准确。传动控制采用整流回馈+电机模块的控制方式，整流模块选用SLM2台（250kW），电机模块168台（4kW－32kW），自动化控制灵活、可靠。钢铁Iron&SteelSE_FUTURESC_FUTURESE11_23SC11_21SE11_24SC11_22SE11_34SE11_33SC11_45SC31_19SC31_20SC11_46SC11_47SC21_03SE11_36SE11_35SE11_38SE11_37SE11_40SE11_39SE11_41SE21_03SG43SG42TT2---TT3TT3---TT2TT2---TT4TT4---TT2FUTUREFUTURE122112345612345678910工艺流程图WorkFlowChart项目简介ProjectIntroduction托盘运输系统分为：卷曲区辊道、横移车、检查线装置、轻、重载提升装置、回转台、辊道等。：DP2：5个CU320；DP3：3个CU320；DP4：3个CU320；DP5：2个CU320PLC2：DP2：5个CU320；DP3：6个CU320；DP4：4个CU320；DP5：4个CU320PLC3：DP2：2个CU320；DP3：3个CU320；DP4：4个CU320；DP5：3个CU320•设备要求快速停车，有提升装置。整流回馈节能•配置上1个CU320挂四个电机模块（矢量控制），减少了DP通讯的故障率，减少了100多个DP站•占用柜内空间小，维护简单方便•横移车控制用2台电机控制，S120主从控制简单方便钢铁Iron&steelCU320CU320CU320SMC30SMC30SMC30SMC30SMC30SMC30电机模块电机模块电机模块电机模块电机模块电机模块操作站S7-PLC1系统配置图SystemConfiguration亮点及客户受益HighlightandBenefits运动控制及驱动产品应用实例二．衡水高速电镀锡生产线钢铁Iron&steel河北钢铁集团衡水板业有限公司的400m/min高速电镀锡生产线，是目前国内自主设计制造的最快的电镀锡生产线，生产能力20万吨/年。生产线采用不溶阳极电镀、变频电阻软熔、边缘罩伺服控制、全线张力闭环控制等先进的生产及控制技术，确保产品质量达到国际先进水平。传动系统全部采用西门子最新的SINAMICSS120变频器工艺流程图WorkFlowChart项目简介ProjectIntroduction生产线由左至右，生产线由以下几段组成：开卷段、焊接段、前活套、前处理段、拉矫段、酸洗段、电镀段、软熔段、钝化段、涂油段、后活套、质检段、卷取段。钢带在工艺段经过化学脱脂、电解脱脂、拉矫、电解酸洗后，采用不溶性阳极技术的弗洛斯坦法，在钢带表面镀上特定厚度的锡层。再经过软熔后，一部分锡和带钢起反应生成锡铁合金层提高电镀锡板的抗腐蚀性能。最后在钝化涂层后利用静电涂油方式在成品表面涂上2~5mg/m2的保护油膜。该自动控制系统采用分级控制系统，包括L0现场执行级，L1基础自动化级和L2过程控制级，并为L3生产控制级预留了接口。HMI系统基于西门子WINCC平台开发，采用服务器/客户端网络结构。L1基础自动化级控制系统的PLC采用西门子SIEMENS高性能S7-416-3DP可编程控制器。该PLC适用于中、大规模复杂快速的自动化生产线，具有高速指令处理功能。通过PROFIBUS-DP总线，PLC与入口、工艺、出口的远程I/O模块、西门子S120变频调速器及其它站点连接，组成了高速、可靠、并有很强扩展性的工业控制网络。L0现场执行级传动电机及伺服电机的驱动装置采用西门子S120驱动器，由两台并联整流单元统一提供直流母线电源，这种配置方式使得处于发电或电动状态的设备控制单元之间可以通过中间回路进行能量交换，大量减少电耗并能防止由此引发传动装置的电源波动。•S120变频调速器提供了多种电机控制模式，既能采用矢量控制方式控制普通的交流感应电机也能采用位置控制方式控制伺服电机，大大减少了所需控制单元种类，易于维护、替换、备件•同一CU320控制单元下的各传动点之间能快速进行数据交换，可以高速实现负荷平衡等控制功能•集成的Profibus-DP接口，容易和上位机连接，并且由于一个CU320集中控制多台变频调速器，大大减少了DP从站的数量系统配置图SystemConfiguration亮点及客户受益HighlightandBenefits运动控制及驱动产品应用实例三．湘钢5M厚板轧机项目工艺流程图WorkFlowChart湘潭钢铁集团有限公司5米宽厚板轧机工程，本工程由上海宝信软件股份有限公司设计调试，采用SIEMENS公司的SINAMICSS120产品。共设置50段直流母线498套逆变器及独立6台变频器。SINAMICSS120变频调速装置适用于带有集中进线整流，公共直流母排的多电机传动系统。控制器通过DRIVE-CLiQ（传动内部的通讯总线）对装置进行控制。本系统的整流单元采用S120系统中的整流/回馈装置SLM。电机模块采用6SL3120和6SL3320内置风冷系列。S120产品构成公共直流母线方式，传动系统供电顺序为：整流变压器→进线柜→电源模块（SLM）→公共直流母线→电机模块（S120）→出线电抗器→现场设备。本工程共分为8大部分：板加区、轧制区、冷床区、剪切区、精整区、热处理区、特厚板区、及磨辊区；一共包括粗轧机、精轧机、预矫直机、热矫直机、冷床、切头剪、剖分剪、双边剪、定尺剪、相关辊道等传动机械设备。项目简介ProjectIntroduction钢铁Iron&steel本项目系统采用智能型整流回馈装置SLM加逆变装置MotorModule组成的公共直流母排多传动系统。全线共采用45组直流母排，约500面传动控制柜，合计3574套SINAMICSS120装置。•采用公共直流母线的多传动方式，整流部分采用SLM整流回馈装置，可靠性高且节约了电能消耗•采用SINAMICSS120系列变频调速器，与西门子SIMATIC控制器构成一体化的控制系统，系统运行可靠稳定•接线方便，一个CU320可以控制多个功率单元，都通过DRIVE-CLiQ连接，同时还可以将电机速度反馈接入CU3