0 导言
昆明钢铁集团股份有限公司棒线厂原斯太尔摩(Stelmol)冷却线选用11 台型号为Y315M2-4，功率为160 kW的国产机组为冷却风量供给动力，风机进风管直径为1 150 mm，额外流量33.33 m3/s，风机风量巨细由机械进风挡板操控，调理精度低。
电机选用降压发动，发动电压值为额外电压的85%，电能损耗较大，发动时电流峰值达1 000 A以上，简单损坏电机及损害操控柜母牌。体系中挡板动作不灵敏，风门常常卡死，方位检测信号不正常。为习惯出产需求，进步资源利用率，下降出产成本，削减操作人员的劳动强度，及时把握风机的运转状况，棒线厂选用变频器、PLC、人机界面与通讯技能，对风冷操控体系进行了技能改造，不只完成了在中控室直接对现场设备进行实时监控，还取得了杰出的经济效益。
1 改造计划
从实践工艺要求动身，考虑本身特色，将该体系规划为三大部分：现场变频操控、现场PLC操控、中控室人机界面HMI 接触操控。为最大极限满意接连运转的要求，下降成本，在进行变频改造时保存原工频操控办法。
改造后，正常运转时选用变频办法操控，冷却风机的启/停、风量巨细的调理除在现场进行操控外，首要经过中控室在人机界面HMI 接触屏上进行操作，操作指令经上位TWDLC-PLC 经过MODBUS 协议传到下位PLC，由现场PLC 对变频器完成操控，然后到达操控风量的意图。当变频器发生毛病无法持续运转时，体系将当即分断变频器的输入、输出，将电机投入工频运转，以保证出产的接连性。
1.1 改造后的体系结构及主设备选型
改造后的变频操控体系如图1所示，首要由变频器、变频操控柜、PLC 操控体系及通讯体系，长途人机界面HMI操作体系构成。
依据电机容量，考虑海拔高度及棒线厂产品结构、质量，以安全、平稳、节能降耗的操控准则动身，挑选了阿尔法变频器ALPHA2000-37R5GB。
该系列变频器具有高可靠性，低噪声，高节能的特色，一起还具有维护功用完善和内建功用强大的串行通讯接口。
PLC 选用编程便利、通讯功用强大的施耐德TWDLC系列PLC 及相应扩展模块，由上位机和下位机构成。上位PLC 的衔接串口用一根专用电缆与接触屏衔接，这种通讯办法具有传输间隔长、抗干扰才能强和多站点才能的长处;下位PLC选用屏蔽双绞线衔接，数据处理经过通讯模块进行。
人机界面HMI 选用施耐德公司的XBTG5330接触屏，它是新一代高科技可编程终端，是专为PLC 而规划的互动式作业站，具有与各品牌PLC连线及监控的才能，适用于各种工业环境之中，可替代一般计算机或工控计算机。此款HMI还具有可多幅画面堆叠或切换显现功用，具有显现文字、数字、图形、字符、报警信息、动作流程、历史记录、趋势图等功用。
1.2 操控办法
整个操控体系(PLC、人机界面和变频器)，经过RS-485 串行通讯办法组成一个实时通讯网络，体系中11 台变频器的通讯参数，如通讯指令、通讯地址、波特率、通讯材料格局等依据现场工况设定。PLC 程序规划有即时参数设定、数据修正、写入频率值和启/停变频器等功用，选用四段转速替代原用的四挡机械风门操控办法。程序规划依据阿尔法变频器ALPHA2000-37R5GB 通讯协议，选用PLC 与变频器间的RS-485 通讯指令完成体系的长途监控，人机界面HMI 由多个操作界面组成，每个操作界面都有不同的操作和监控功用，接触不同的按键可发生相应的信号，传输给PLC进行数据处理，然后发生相应的输出信号操控设备的运转。经过接触屏，还能完成对设备运转状况的在线监控，实时监测现场设备实践作业电压、电流的改动和频率的巨细等参数。
PLC 的操控软件对人机界面的状况操控区和告诉区进行读写，完成PLC 与人机界面之间的信息交互。PLC 经过读人机界面状况告诉区中的数据，得到当时画面中的信号，经过给人机界面状况操控区写入数据，到达强制切换画面的意图。电机的变频操控及风机风量操控，是经过在操控软件中编写不同的风机作业段位及设置不同的作业频率值，由人机界面宣布操控指令，经上位TWIDOPLC将操控指令经MODBUS 协议传到现场的PLC，再由现场PLC完成对变频器的操控，然后到达对风量巨细的调理。其程序流程图如图2所示。
2 节能效益剖析
2.1 风机特性及节能效益剖析
风机是一种平方转矩负载，选用转速操控时，风机的转速n 与风量q、风压h 及风机轴功率P的联系为：q1越q2(n1/n2)，h1越h2(n1/n2)2，P1越P2(n1/n2)3，风机的风量q 与风压h 的联系曲线如图3 所示。图中曲线n1 为风机在转速n1 下风压—风量(h—q)的特性;曲线n2 为风机在转速n2下风压—风量(h—q)的特性;曲线R1、R2为管阻特性，静压为冲突性质的静阻力。假定风机在规范作业点A 点功率最高，输出风量q 为100%，风机轴功率P1 与Ah1Oq1成正比。
依据出产工艺要求，当风量需从q1 减小到q2时，假如选用调理阀门的办法关小阀门(相当于添加管阻)，使管阻特性从曲线R1 变到R2，体系由本来的规范作业点A 变到新的作业点B 运转，此刻风机的风压添加，风机轴功率P2与Bh2Oq2 的面积成正比。假如选用变频器操控办法，风机转速由n1降到n2，在满意相同风量q2 的情况下，风机风压h3大幅下降，轴功率P3与Ch3Oq2的面积成正比。
可见轴功率P3和P1、P2 比较明显减小，节能的作用是非常明显的。即用阀门操控流量时，有功功率被糟蹋掉了，一起，跟着阀门不断关小，这个损耗还要添加。因而上述两者比照，选用改动调理阀开度的定速变压运转，没有选用变速恒压的变频调理运转作用好。
