ATV71变频器在氧化铝生产线中的应用

周克城，周 耿

（施耐德电气（中国）有限公司，湖北武汉，430205）

ATV71变频器在氧化铝生产线中的应用

周克城，周 耿

（施耐德电气（中国）有限公司，湖北武汉，430205）

本文结合氧化铝的生产流程和它对变频器的使用要求，介绍了ATV71系列变频器在氧化铝生产线中的应用。同时，重点阐述了ATV71变频器与PLC在生产线自动控制中的通讯设置。

ATV71变频器；氧化铝；PLC；Profibus-DP

0 引言

氧化铝的生产流程复杂，现场环境差，对生产线控制要求严格。企业对生产线中的设备采用变频调速技术，可以降低生产成本，降低生产设备的故障率，延长设备的使用寿命，产生较大的经济和社会效益。

1 氧化铝的生产工艺流程

从普通的铝矾土矿石生产提炼出合格的氧化铝，需要经过原料初加工、溶出、沉降、分解、焙烧等几道工艺流程，按照流程的次序可分为原料、溶出、沉降、分解、焙烧等几大车间，为充分利用母液，还需设置一个蒸发工序车间。原料车间用于制造粒度、成份比例等指标都符合工艺要求的原矿浆；溶出车间通过多级预热套管及压煮器为原矿浆提供高温、高压环境，并保证足够的溶出时间，使原矿浆中的氧化铝成份溶出至铝酸钠溶液中；沉降车间通过沉降和多次反向洗涤，将料浆中的粗液以及附着碱和各种杂质的赤泥进行分离，分离出的粗液经叶滤机过滤后制成精液，再送至分解车间与晶种混合，逐级进入各分解槽进行降温、搅拌，以充分析出氢氧化铝，析出的氢氧化铝浆液经分级后，细料进行种子过滤后制作成晶种，粗料则送到焙烧车间经过滤后进行高温焙烧，最终生产出成品氧化铝。蒸发车间用于对循环母液进行浓缩处理，以除去在生产流程中进入母液的多余水分，使得母液浓度能满足工艺要求[1]。

2 氧化铝生产对变频器的要求

整个氧化铝生产过程对物料的运送由浆泵、进料泵、出料泵、母液泵、碱液泵、循环泵等各种泵承担。生产过程中，对于物料及反应容器的温度、压力、配料流量等指标的控制非常严格，同时为保证分解槽等要求不间断运转设备的连续运行，以及焙烧系统等易燃易爆设备的安全运行，要求对运送物料的各种泵能够在集散控制系统（DCS）的控制下变速运行[1]。氧化铝生产线的工序流程复杂，现场环境温度高，对变频器主要有以下要求。

（1）各种泵的工作介质是粘稠的矿浆，其负载特性与恒转矩负载特性相似。当生产出现短时停顿，粘稠的矿浆会产生沉降，而恢复生产重新起动时，泵的起动力矩会很大，要求变频器有足够大的起动力矩和较高的过载能力[1]。

（2）氧化铝生产线有大量变频器运行，其产生的输出谐波含量应低于GB 12668.3标准中的相关要求。

（3）DCS系统对变频器需要监控的信息量较大。

（4）氧化铝的生产具有连续性，若某台设备故障而引起整条生产线停产，将给企业带来极大损失，要求变频器有很高的可靠性。

3 ATV71变频器的优点

ATV71变频器作为一款简易、精致的高端变频器，有许多卓越的性能，以电源电压三相380V系列为例。

（1）标配中文图形面板，操作方便，显示参数灵活、美观。

（2）较强的过转矩能力，220%的电机额定转矩，持续时间为2秒，170%的电机额定转矩，持续时间为60秒。

（3）工作的允许温度最高为50℃，降容时可达60℃，非常适合于工业环境的应用。

（4）宽电压使用，允许输入电压范围是380V－15%～480V＋10%，且允许电源电压最多降低50%。

（5）全系列标配有内置EMC滤波器。

（6）小于160kW的型号内置有电阻制动单元。

4 ATV71变频器在生产线中的应用

ATV71变频器全系列标配有内置EMC滤波器，且功率大于15KW的型号还配有直流电抗器，可有效减小电流谐波，完全满足GB 12668.3标准中对于变频器输出谐波含量的要求。对于功率小于15KW的型号，在其进线侧加装线路电抗器，就可达到同样的滤波效果。

生产线中使用的是S7-400系列PLC，与ATV71变频器采用Profibus-DP通讯，运行的波特率则由PLC设定。用户首先向ATV71变频器导入GSD文件，然后再将变频器设入通讯回路的从站。从站的地址由变频器内部Profibus-DP通讯卡的地址拨码开关来设定，拨下为ON/1，在上方为OFF/0，其中最左边一位为选择工作模式，其余七位用来设置从站地址，最大可设置到126。但地址0与1通常为主机保留，不能用于配置ATV71变频器的Profibus-DP地址[2]。图1为从站地址23和89的拨码开关设置示意图。

图1 拨码开关设置示意图

用于通讯的地址分为两部分，Slot1显示的是PKW区域，占4个输入字和4个输出字，以从站地址为3#的变频器为例，分别是PIW292、PIW294、PIW296、PIW298和 PQW292、PQW294、PQW296、PQW298；Slot2显示的是PZD区域，占10个输入字和10个输出字，分别是：PIW300、PIW302…PIW318和PQW300、PQW302…PQW318。

ATV71变频器内部的通讯字节数为8个，而S7-400系列PLC分配的PZD地址为10个，可将前8个地址与变频器的8个字一一对应，就能实现地址映射。图2为3#变频器的通讯出厂默认值，

出厂值的PZD输入只用了两个地址，若要增加监控值，用户通过PLC把PIW中的地址由0设为监视的变量地址即可。通过图2可以看到，PZD区域的地址最多只能控制和监视8个变量，若需要监控的数值多于8个，用户还可使用PKW区域的地址。

使用Profibus-DP通讯后，PLC对变频器的监控数据量大增。用户在控制室通过上位机就能读取和设置变频器参数，非常适合在现场特殊环境中的使用。

氧化铝行业是一个生产连续性很强的行业，而生产线上的设备中有多台变频器同时运行，通讯回路不可避免会受到干扰。除了加强通讯线的屏蔽外，ATV71变频器可通过中文图形面板设置保存当前速度，或设置为速度给定信号丢失后自动切换到某一固定频率运行。只要上位机的运行信号连续输出，变频器就能继续工作。

图2 ATV71变频器（3#）的通讯出厂默认值

5 结束语

ATV71变频器操作简单、方便，用户界面友好，功能齐全。用户在氧化铝生产线中通过上位机与变频器采用通讯的方式控制，可以实时监控大量的生产运行数据，具有很高的可靠性。

[1]杨世勇.变频器在氧化铝厂中的应用，自动化与仪器仪表[J]，2009(4): 87-89.

[2]王兆宇编著.施耐德电气变频器原理与应用[M]．北京：机械工业出版社，2009.

罗德与施瓦茨为车载雷达回波生成和雷达罩测量提供的全新解决方案将在2017年欧洲微波周（EuMW）展示

慕尼黑，2017年10月10日——随着先进的驾驶员辅助系统(ADAS)的临近，越来越多的车辆配备了雷达传感器，可以在危急时刻支持司机。为了满足该行业的测试需求，罗德与施瓦茨正在开发一系列全新的雷达测试解决方案。这些都将在2017年的欧洲微波周（EuMW）首次向公众展示。

罗德与施瓦茨为观众提供了新的R&S AREG100A车载雷达回波发生器产品预览，该发生器能在生产中更加可靠地测试雷达传感器。R&S AREG100A 支持所有的车载雷达波段（24GHz, 76GHz和79GHz）。多至可支持3个可定制的固定雷达距离，加上一个可选的多普勒偏移量来模拟径向速度，使它成为生产测试的有力解决方案。配合R&S ATS1000屏蔽暗室和R&SQuickStep测试执行软件，它确保了车载雷达传感器的故障安全测试。通过这种设置，线下测试成为一个标准化的、决定性的过程，以确保持续的雷达传感器品质控制。得益于其占地面积小、重量轻， R&S AREG100A可以轻松集成到现有的测试机架中，以便在OEM生产基地对集成雷达传感器进行最后检查。

罗德与施瓦茨开发了R&S QAR，专门用来标定覆盖车载雷达的遮罩的性能特性，例如车前徽章和保险杠形式的遮罩。该测试解决方案采用了一种创新的成像技术，它可以快速测量被测件的反射率。汽车制造商现在可以精确地定位和鉴别各种材料的问题，包括对影响传感器性能的影响或材质不均一问题。全频率扫频范围从75 GHz到82 GHz，用于测量77 GHz和79 GHz的车载雷达范围内的物质衰减。在这两种测量方法的基础上，R&S QAR为未来的雷达提供了全面和详细的分析。R&S QAR计划于2018年第一季度上市。

Application of ATV71 converter in alumina production line

Zhou Kecheng, Zhou Geng
（Schneider Electric (China) Co.,Ltd.,Wuhan Hubei,430205）

This paper introduces the application of ATV71 series converter in alumina production line according to the production process of alumina and its application requirements for frequency converter At the same time, it focuses on the communication settings between ATV71 converter and PLC in automatic control of production line

ATV71 converter;alumina; PLC; Profibus-DP