摘要：本文解析了氧化鋁的生產流程過程及對變頻器的要求
，介紹了基於ControlNet冗餘通訊網絡的英威騰Goodrive800變頻器在氧化鋁生產線的係統應用，大大降低了氧化鋁企業的生產成本和生產設備的故障率，產生了較大的經濟、社會和環境效益。

關鍵詞：Goodrive800 ControlNet 氧化鋁 冗餘通訊 變頻器

1、引言

由於氧化鋁生產對變頻器提出了很高的要求，設計院在做設計時，都毫無例外地選用ABB、西門子、施耐德、AB等進口變頻器。 國內某80萬噸氧化鋁生產線整線傳動首次采用國產英威騰Goodrive800係列變頻器, 網絡采用ControlNet雙網冗餘通訊控製方案.現場運行表明Goodrive800變頻器運行穩定,成功地替代了進口品牌變頻器
，而且性價比更高。

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、生產流程及對變頻器要求

2.1  氧化鋁生產流程

 從鋁礬土礦石生產出合格的氧化鋁需要經過原料
、溶出


、沉降
、分解、焙燒等幾個大的生產流程
，按工藝流程的次序組織為原料、溶出
、沉降、分解、焙燒等幾大車間，為充分利用母液
，再設置一個蒸發工序車間。原料車間用以製備粒度、成份比例等指標都符合要求的原礦漿；溶出車間通過多級預熱套管及壓煮器為原礦漿提供高溫、高gao壓ya環huan境jing，並bing保bao證zheng足zu夠gou的de溶rong出chu時shi間jian，以yi使shi原yuan礦kuang漿jiang中zhong的de氧yang化hua鋁lv成cheng份fen溶rong出chu至zhi鋁lv酸suan鈉na溶rong液ye中zhong。沉chen降jiang車che間jian通tong過guo沉chen降jiang和he多duo次ci反fan向xiang洗xi滌di，將jiang料liao漿jiang中zhong的de粗cu液ye及ji附fu著zhe堿jian與yu各ge種zhong雜za質zhi構gou成cheng的de赤chi泥ni進jin行xing分fen離li
，分fen離li出chu的de粗cu液ye經jing葉ye濾lv機ji過guo濾lv後hou製zhi得de精jing液ye
，再zai送song至zhi分fen解jie車che間jian與yu晶jing種zhong混hun合he，逐zhu級ji進jin入ru各ge分fen解jie槽cao進jin行xing降jiang溫wen
、jiaoban，yichongfenxichuqingyanghualv，xichudeqingyanghualvjiangyejingfenjihouxiliaojinzhongziguolvzhibeijingzhong

，culiaosongbeishaochejianjingguolvhoujinxinggaowenbeishao，zuizhongzhidechengpinyanghualv。zhengfachejianyongyuduixunhuanmuyejinxingnongsuochuli，yichuquzailiuchengzhongjinrumuyezhongdeduoyushuifen，dadaogongyiyaoqiudemuyenongdu。

2.2  氧化鋁生產對變頻器的要求

 整個氧化鋁生產過程對物料的運送由漿泵、進料泵、出料泵、母液泵
、堿液泵、循環泵等各種不同功能的泵承擔。生產過程中
，物料及反應容器的溫度、壓力、配料流量等指標的控製非常嚴格；同時為保證分解槽攪拌等要求不間斷運轉設備的連續運行，以及隔膜泵、壓煮器等高溫、高壓
、高堿設備和焙燒係統易燃易爆設備的安全運行，要求對運送物料的各種泵能夠在DCS的控製下變速運行。氧化鋁生產工序比較複雜，生產環境差，溫度高
，粉塵多，對變頻器的主要要求有：

1) 漿泵、進料泵、chuliaobengdengdegongzuojiezhishifeichangzhanchoudekuangjiang，qifuzaitexingjiejinhengzhuanjufuzaitexing。youyumouzhongyuanyinshishengchanduanshitingdun，zhanchoudekuangjianghuichanshengchenjiang
，huifushengchanzaiciqidongshi，zhexiebengdeqidonglijufeichangda
，yinciyaoqiubianpinqiyouzugoudadeqidonglijuhejiaogaodeguozainengli。

2) 氧化鋁生產線占地的麵積很大

，其電氣控製設備和變頻器均安裝在配電房內，大部分的電機與變頻器的距離在100-300米
，要求變頻器的輸出接上100-300米電纜能夠正常工作。

3) 變頻器的輸出含有高次諧波，現場使用的變頻器的數量多，必須考慮諧波對DCS控製係統和現場控製儀表幹擾，要求變頻的輸出諧波含量較低
，低於國家標準GB12668-2.2002、GB12668-3.2003所要求的諧波含量。

4) 氧化鋁生產具有連續性
，生產過程中因某台設備故障引起全線停產，將帶來極大的損失
，因此，對變頻器的可靠性要求極高。

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、Goodrive800變頻器技術特性

1)  標配STO（安全轉矩截止）以及SS1（安全停車1）的功能性安全方案符合最新的歐盟機械指令2006/42/EC

2)  支持Profibus-DP/Can/ControlNET/DeviceNet等多種總線

3)  變頻器單元模塊化設計，功率密度大
，成櫃尺寸小

4)  變頻器單元上進下出進線設計
，方便並機組成大係統

5)  變頻器單元移動輪滑式結構設計方便係統維護

6)  整流逆變功率單元相互兼容
，降低後期維護成本

7)  變頻器單元通過光纖通訊由控製單元控製，控製單元獨立模塊化設計，方便係統成櫃
，可分布式安裝，強弱電隔離，抗幹擾能力強

8)  四象限整流能量回饋時網側諧波≤5%，對電網幹擾小

9)  母線電壓可調

，在電網電壓波動較大時
，能保證輸出電壓穩定

10) 優越的矢量控製性能
，啟動轉矩大，閉環矢量啟動轉矩可達200%額定轉矩

4、ControlNet冗餘網絡介紹

ControlNet是近年來推出的麵向控製層的實時性現場總線網絡，在同一物理層介質鏈路上提供時間關鍵性I／O數據和報文數據，包括程序的上傳／下載，組態數據和端到端的報文傳遞等通訊支持，是具有高度確定性
、可重複的高速控製和數據采集網絡，I／O性能和端到端通訊性能都較傳統網絡有較大的提高。

ControlNet允yun許xu在zai同tong一yi鏈lian路lu上shang有you多duo個ge控kong製zhi器qi共gong存cun，支zhi持chi輸shu入ru數shu據ju或huo端duan到dao端duan的de多duo路lu發fa送song，這zhe就jiu大da大da的de減jian少shao了le網wang絡luo上shang的de交jiao通tong量liang
，提ti高gao了le網wang絡luo效xiao率lv和he網wang絡luo性xing能neng。ControlNet能預見數據何時能夠可靠傳輸到目標的能力，同時數據的傳輸時間不受網絡節點添加/刪除情況或網絡繁忙狀況而保持恒定的能力。在實際應用中
，通過網絡組態時選擇性設定有計劃I/O分組或互鎖時間
，這些要求能得到更進一步的保證。

ControlNet具有可選的介質冗餘和本征安全優點，安裝和維護簡單，網絡上節點居於對等地位，可以從任意節點實現網絡存取；拓撲結構（總線型、樹型、星型等）和介質選擇（同軸電纜、光纖和其它）可以靈活選擇。

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、Goodrive800變頻器現場應用情況

5.1 變頻器選用情況

 國內某生產企業新上年產80萬噸氧化鋁冶煉項目，經過甄選最終選用深圳市英威騰電氣股份有限公司自主開發的新一代高性能、采用轉子磁場定向的Goodrive800工程型矢量控製變頻器，對其生產過程的每一道工序提供變頻調速（功率從15kW到800kW），共安裝使用144台.

5.2 控製層及設備層網絡拓撲

整條生產線電氣部分控製層采用AB公司DCS係統，配置ControlNet雙網冗餘通訊網絡，對Goodrive800變頻器為主的設備層節點進行控製
，係統拓撲圖（局部）如下：

5.3 變頻器選型配置

1)  針對氧化鋁生產對變頻器的要求，選用的Goodrive800變頻器1Hz時的轉矩可達200%，無需閉環運行。

2)  考慮到過載因素，在實際應用時電動機的容量會加大一檔，變頻器的容量也適當增大。

3)  考(kao)慮(lv)到(dao)整(zheng)個(ge)生(sheng)產(chan)線(xian)使(shi)用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)較(jiao)多(duo)
，在(zai)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)側(ce)加(jia)裝(zhuang)輸(shu)入(ru)電(dian)抗(kang)器(qi)和(he)輸(shu)入(ru)濾(lv)波(bo)器(qi)，保(bao)證(zheng)在(zai)任(ren)何(he)情(qing)況(kuang)下(xia)都(dou)不(bu)會(hui)對(dui)計(ji)算(suan)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)和(he)數(shu)字(zi)儀(yi)表(biao)造(zao)成(cheng)幹(gan)擾(rao)。

4)  kaolvshuchudianlandechangduzengjia
，fenbudianronghefenbudianganyexiangyingzengjia，duimoucixiebokenenghuiyinqizhendanghuoxingchengzhubo，zhejiangyanzhongyingxiangdiandongjideyunxing。zaibianpinqideshuchucejiazhuangshuchudiankangqihuozaijiashuchulvboqi，pingyibianpinqishuchudedU/dt尖脈衝。

5.4  變頻器電氣原理圖及功能設置

5.4.1 氣原理圖

5.4.2 變頻器控製盒端子功能

序號	端子號	功能	注釋
1	+24V	控製盒DC24V工作電源
2	COM
3	S1	數字量輸入：正轉運行
4	S2	數字量輸入：命令切換到通訊
5	S3	數字量輸入：外部故障輸入
6	COM	數字信號公共端 ；
7	RO1A	繼電器輸出：運行中
8	RO1C
9	RO2A	繼電器輸出：變頻器故障
10	RO2C
11	ControlNet卡	實現變頻器與DCS通訊連接	通過T型頭連接至ControlNet冗餘網絡

5.4.3  變頻器功能碼設置表

功能碼	功能說明	備注
P00.00=2	速度控製模式	空間電壓矢量控製模式
P00.01=1	運行指令通道	端子運行指令通道
P00.02=1	通訊運行指令通訊通道選擇	ControlNet通訊通道
P00.06=9	A頻率指令選擇	ControlNet通訊設定
P00.11	加速時間1	根據現場工藝設定
P00.12	減速時間1	根據現場工藝設定
P00.13=2	運行方向選擇	禁止反轉運行
P00.17	變頻器應用場合	根據具體設備設定輕重過載應用
P01.05	加減速方式選擇	皮帶機選擇S曲線型
P02.01	異步電機1額定功率	電機銘牌數據
P02.02	異步電機1額定頻率	電機銘牌數據
P02.03	異步電機1額定轉速	電機銘牌數據
P02.04	異步電機1額定電壓	電機銘牌數據
P02.05	異步電機1額定電流	電機銘牌數據
P05.01=1	S1端子功能選擇	正轉運行
P05.02=38	S2端子功能選擇	命令切換到通訊
P05.03=9	S3端子功能選擇	外部故障輸入
P05.13	S1端子閉合延時時間	先運行冷卻風機，後運行主電機（根據客戶要求設定）
P06.03=1	繼電器RO1輸出選擇	運行中
P06.04=5	繼電器RO2輸出選擇	變頻器故障
P06.07=8	輸出端子極性選擇	故障取反
P21.00=0	模塊類型	ControlNet
P21.01	ControlNet模塊地址	根據現場實際設定唯一值
P21.02=1	PZD2接收	設定頻率
P21.13=1	PZD2發送	運行頻率
P21.14=5	PZD3發送	輸出電流
P21.15=19	PZD4發送	端子輸入狀態
P21.26=22	ControlNet輸入長度	DCS的配置通訊卡的輸入長度，根據DCS要求設置
P21.27=14	ControlNet輸出長度	DCS的配置通訊卡的輸出長度 ，根據DCS要求設置

每個工序的變頻器控製原理基本相同，工段和工序不同
，功能設置也有一些差別
，表中僅列出溶出稀釋後泵Goodrive800 250kW變頻器功能設置參數，僅供參考。

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、結論

目前Goodrive800變頻器在氧化鋁生產線已經成功投運超過一年,英威騰變頻器的高可靠性得到了充分的驗證，與進口變頻器相比毫不遜色。英威騰Goodrive800變頻器在氧化鋁行業成功地替代了進口品牌變頻器
，而且性價比更高，深得用戶的滿意。 

參考文獻

[1] Goodrive800係列產品變頻器軟件手冊.深圳市英威騰電氣股份有限公司

[2] Goodrive800係列工程傳動變頻器產品手冊.深圳市英威騰電氣股份有限公司