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PROFIBUS-DP现场总线及可编程控制器在三板溪电站400/100T桥式起重机上的应用

PROFIBUS-DP现场总线及可编程控制器在三板溪电站400/100T桥式起重机上的应用

2011/5/6 11:06:00

三板溪水电站位于贵州省锦屏县境内,是由湖南五凌水电开发有限责任公司进行沅水流域梯级
开发的龙头电站,也是西部大开发的水电建设项目之一。水电站大坝为混凝土面板堆石坝,大坝坝
高目前居世界第三、亚洲第二,水电站厂房为地下厂房,电站最大单机容量250MW,总装机容量
1000MW。三板溪水电站首台机组计划于2006年4月投产发电,电站内承担机电设备吊装任务的两台
400/100T桥式起重机目前已安装调试完毕,现阶段机电工程方面的施工主要是利用桥式起重机进行
机组预埋件及相关辅助设备的安装工作。

桥式起重机是水电站内重要的起重设备,它在水电站的建设、运行及检修过程中承担着水轮发
电机及主变压器等超大件设备的吊装任务。三板溪水电站设计有两台400/100T桥式起重机,电站发
电机转子单件总量将达到700T,因而只有将两台桥式起重机并车使用时才能满足发电机转子的吊装
要求。两台桥式起重机机械部分的结构,电气控制系统设备的组成及参数完全一致。每台桥式起重
机只设有一套起升机构,400T及100T的两种起重吨位下各自的额定起升速度是通过起升减速箱的机
械拨杆改变齿轮的传动比来获得的,同一起重吨位下各档位的起升速度则是通过MASTERDRIVES矢量
型交流变频传动装置的速度调节来实现。
一. 桥式起重机驱动系统结构的组成
三板溪电站每台桥机均由大车行走机构、小车行走机构、主起升机构及电动葫芦等部分组成,
因电动葫芦仅在起吊10T以下的重物时使用,仅采用常规控制而没有将其设计在PROFIBUS-DP现场总
线系统内。桥式起重机大车行走机构由四台22KW YP2200L1-6S3型变频电机通过一台西门子
SIMOVERT MASTERDRIVES 31-8TF60矢量控制装机装柜型逆变器驱动,小车行走机构由一台22KW
YP2200L1-6S1型变频电机通过一台西门子SIMOVERT MASTERDRIVES 24-7TD61矢量控制书本型逆变
器驱动, 主起升机构由一台132KW YP2355S-8 S1型变频电机通过一台西门子SIMOVERT
MASTERDRIVES 33-2TG60矢量控制装机装柜型逆变器驱动, 大车行走机构、小车行走机构、主起升
机构各自的逆变器全部接于一台西门子SIMOVERT MASTERDRIVES 36-1EE85型整流/回馈单元的公共
直流母线上,构成一个具有公用直流母线供电的交流变频调速系统。
二. 桥式起重机PROFIBUS-DP现场总线系统及MPI网络的组成
PROFIBUS现场总线目前主要有PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS三种形式,三板溪电
站桥式起重机的现场总线系统采用的是PROFIBUS-DP形式。根据三板溪电站桥式起重机运行特点,
除在需要吊装发电机定子、转子等超大件的情况下需要两台桥式起重机并车运行外,其他大部分时
间内桥式起重机均处于单机运行状态。每台桥机均组成各自独立的PROFIBUS-DP现场总线系统,1#
桥式起重机组成现场总线PROFIBUS(1)网,2#桥式起重机组成现场总线PROFIBUS(2)网,1#与
2#桥式起重机在并车运行通过SIMATIC300(1)主站、SIMATIC300(2)主站自带的MPI接口组成MPI网
进行相互间的数据通讯。

桥式起重机系统主、从各站、PROFIBUS总线、MPI网络硬件设备组成及选型如下:
桥式起重机系
统主、从各站
桥式起重机系统硬件模块及设备
(两台桥式起重机硬件配置相同)
1#桥机各站
PROFIBUS 地址
2#桥机各站
PROFIBUS 地址
SIMATIC
300 主站
电源模块PS307 5A 6ES7307-1EA00-0AA0
CPU 模块CPU315-2DP 6ES7315-2AF03-0AB0
开关量输入模块SM321 6ES7321-1BL00-0AA0
开关量输入模块SM321 6ES7321-1BH02-0AA0
开关量输出模块SM322 6ES7322-1BH01-0AA0
开关量输出模块SM322 6ES7322-1BH01-0AA0
模拟量输入模块SM331 6ES7322-7KB01-0AB0
编码器接口模块SM338 6ES7338-4BC00-0AB0
PROFIBUS(1)
地址:2
MPI
地址:2
PROFIBUS(2)
地址:2
MPI
地址:3
大车运行从站 装机装柜型逆变器6ES7031-8TF60+CBP2 通讯板4 4
小车运行从站 书本型逆变器 6ES7024-7TD61+CBP2 通讯板5 5
主起升从站 装机装柜型逆变器6ES7033-2TG60+CBP2 通讯板6 6
整流回馈从站 整流/回馈单元 6ES7036-1EE85+CBP2 通讯板7 7
分布式
I/O 从站
电源模块PS307 5A 6ES7307-1EA00-0AA0
总线接口模块IM153 6ES7315-2AF03-0AB0
开关量输入模块SM321 6ES7321-1BL00-0AA0
开关量输入模块SM321 6ES7321-1BH02-0AA0
开关量输出模块SM322 6ES7322-1BH01-0AA0
开关量输出模块SM322 6ES7322-1BH01-0AA0
9 9
触摸屏
OP 从站
触摸屏TP270-10 6AV6545-0CC10-0AX0 8 8
PROFIBUS
电缆及连接器
西门子专用屏蔽双绞电缆、9 针D 型连接器

现以1#桥式起重机为例,1#桥式起重机的PROFIBUS(1)现场总线系统组成如下:
SIMATIC300(1)主站:本站主要完成整个系统的控制、通讯功能,并接受、处理桥式起重机各
机构的限位信号(开关量输入)、主起升荷载信号(模拟量信号)及起升高度测量(绝对式编码器
信号输入主站SM338位置模板)等现场的相关信号,并通过CPU 315-2DP模块的PROFIBUS接口利用
PROFIBUS电缆与其它从站相连,利用PROFIBUS-DP现场总线系统接收各从站的数据并向各从站发送
控制指令数据。
大车行走机构从站(1DZXZ):由大车行走逆变器31-8TF60通过逆变器本身插槽内的PROFIBUS通
讯板CBP2板接入PROFIBUS(1)网,通过CBP2板将逆变器的PZD数据(主要为逆变器的控制字与状态
字)通过PROFIBUS(1)网发送至SIMATIC300(1)主站相关的数据存储区域,同时将接受主站的控制
操作参数,该从站发送与接受的数据长度均为12字节(可根据需要选择数据类型及发送接收的数据
量),通过接受主站由PROFIBUS现场总线传送的控制指令完

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