改前状况硬件结构：加热炉装钢辊道有7台YZR280M - 8 55KW电机分7组集中拖动，出炉辊道由40台Yga200L2- 10 8. 5KW交流电机连接悬挂式减速机单辊传动构成，辊道控制系统原来采用的是JDK系列晶闸管交流电子抽屉式开关柜，它是一种用小功率控制大功率的交流电子开关设备。其主要工作原理是依靠对双向晶闸管的正反向触发来控制交流电机的正、反转。对电机来说，属直接全压启动，生产过程中对机械设备的冲击特别大。JDK系列晶闸管交流电子开关柜虽然具有能耗制动电路，可以根据需要对能耗时间及电流大小进行调整。但其制动电路极不稳定，电路板插接件经常出现故障，使辊道无法快速制动，满足不了炉前辊道装钢时对钢的工艺要求。
基础自动化：S5 - 135U西门子PLC，控制信号模板是6ES5 458- 4UC11 16点24DC继电器输出，通过交流电子开关柜的继电器连锁点，反串为220V交流信号，这样，一方面造成维修不安全，另一方面易烧损PLC模板。
由于生产节奏的逐步加快，坯料单重的加大，晶闸管交流电子开关柜经常影响生产时间，难以适应快速、高效的生产要求。我们决定采用变频器控制系统来取代晶闸管交流电子开关柜，以满足生产的要求。
3改造方案设计与实施3. 1硬件结构针对出炉辊道我们将40台8. 5KW电机悬挂式减速机单辊传动改为6台YZR280M - 8 55KW交流电机固定式减速机集中传动，使电机远离炉体3米，控制系统将四组交流电子开关柜全压正反启动控制改为6组启动特性平滑的交流变频调速控制，敷设6根75平方毫米电机电缆达800余米，对PLC程序进行重新设计和调试。将PLC6ES5 458- 4UC11 16点24DC继电器输出模板控制方式改为下图1所示：3. 2变频器实现目前，交流传动调速已经上升为电器调速传动的主流。中小容量范围内，采用自关断器件的全数字控制PWM变频器已经实现了通用化。全数字控制方式的软件功能不但考虑到通用变频器自身的内在性能，而且融入了大量的使用经验和技术、技巧，使得通用变频器的RAS三性（Reliab ility、Availabili ty、Serviceab ility，即可靠性、可使用性、可维修性）功能得以充实。由于通用变频器具有调速范围宽、调速精度高、动态响应快、运行效率高、功率因数高、操作方便且便于同其他设备接口等一系列优点，所以应用越来越广泛，社会经济效益十分显著。对于拖动辊道转动这种负载，变频器选用重要的原则之一是，所选用的必须具有在满载或过载时输出恒定转矩的功能。在设备允许的范围内要具有转矩限定的无跳闸变频器，另外要具有能耗制动的功能。
还要注意到普通电动机长期工作于低频状态下电动机的发热现象（因低频时电动机风扇通风能力降低所致）。辊道电机的容量为55KW，故选用FRN55G11S- 4CX型、400V系列变频器，正、反转信号由PLC控制，通过PLC的模拟量输出模板的模拟量输出对电机实现分级调速。另配制动电阻。该型变频器是全数字大功率变频器。它具有两个32位CPU，通过它们可实现转矩限定、转差补偿控制、瞬时电源故障后的平稳恢复，以及自动加减速控制、模拟量给定速度控制，并具有低噪声、高可靠保护和错误诊断等功能。
3. 2. 1系统的硬件框3. 2. 2控制方式的选择一般分为三种：u / f控制、转差率控制和矢量控制。转差率控制和矢量控制一般都是闭环控制，需要测速反馈，控制性能较u /f优良，特别是矢量控制，可以实现与直流电机电流控制相媲美的传动特性。但与此同时，由于控制内容复杂化、对电动机有特殊要求的专用机器上。
因此，在系统中，G11S虽有u / f和矢量控制两种方式，但在该改造课题中也只能使用u / f控制方式。
u / f控制方式是这样一种方式：改变频率的同时控制逆变器的输出电压比例变化，使电动机的磁通保持恒定，在整个调速范围内，使电动机的效率、功率因数不下降，更好的实现系统改造的功能。u / f控制是转速开环控制，无需测速反馈，控制电路简单，负载可以是通用电动机，所以通用性能强、经济性好，是目前通用变频器产品中使用较多的一种控制方式。
3. 2. 3变频器安装调试要点变频器的制动电阻由以下公式计算：R BO U c 0. 1047（T B - 0. 2T M）n 1式中U c直流回路电压（V）；T B制动转矩（N* M）；T M电动机额定转矩；n 1开始减速时的速度在附加制动电阻进行制动的情况下，电动机内部的有功损耗部分，折合成制动转矩，大约为电动机额定转矩的20%.而制动电阻的大小还可以通过查看FRN9S变频器的使用说明书得出。以FRN55G11S- 4CX变频器为例，通过查看其制动电阻大小为8欧姆。功率较大的变频器在拖动电机时必须要安装制动电阻。这样做是因为在异步电动机因设定频率突降而减速时，如果轴转速高于由频率所决定的同步转速，则异步电动机处于再生发电运行状态。运动系统中所储存的动能经逆变器回馈到直流侧，中间直流回路的滤波电容器的电压会因吸收这部分回馈能量而提高。如果回馈能量较大，则有可能使变频器的过电保护动作。利用制动电阻可以耗散这一部分能量，使电动机的制动能力提高。
而制动电阻的最小允许值为：R m in = U c I c由于采用的交流电动机是YZR280M - 8（55KW），所以其二次侧要串接吸收电阻，经实际实验选用ZX13- 55（R= 1. 2）的三箱电阻，电阻一端用短接线短接成Y型，另一端分别接入电机一相。
即将交流电动机的转子通过电阻短接使用。
变频器的运行命令需在主电源接通几秒后方能接通，否则，若在主电源接通前该命令已接通，逆变器将诊断为故障而不工作。即FWD或CME与CM端子之间的接通应在主电源接通几秒后才能接通。
当然本系统不会出现该类问题，因为PLC有零位保护的设置。
制动单元和变频器之间的连线需注意不能接反极性和线号，否则制动单元将不能工作或不起制动作用。
除主回路和辅助控制电源外，变频器的所有输入和输出端子的接线均应采用屏蔽，以解决电磁干扰的问题，而屏蔽层一端要有良好的接地。
辅助控制电源R0、T0端子应从主电源电源侧引接，以确保在变频器故障跳闸和人为停运时变频器能正确显示故障类型。
标有E（G）、END的端子均应单独良好接地，不要跨接。
变频器拥有故障自诊的功能，确实是调试和维护的好帮手。一旦LED显示为OC1、OC2、OC3三种不同的故障无规则的出现，必定可判定变频器输出动力线U、V、W短路或接地。其它故障情况，可按变频器随机说明书所列一一查出。在系统调试时，应首先利用变频器的P04（自整定功能）对电动机的相关参数进行检测、记录模拟量给定电压的正、负极与端子11、12的连接不可接反，一定要正接端子12，负接端子11.
3. 2. 2 PLC软件设计采用语句表对电机的正反转进行编程。利用S5 - 135U内的功能块调用功能，编制挡位分级调用功能块，通过模拟量输出模板不同模拟量的输出，实现对电机的速度控制。
3. 2. 3变频器内的接点输入柜内的主回路端子由10mm厚的胶木板紧固铜条自制而成，铜条之间的间距应在100mm以上。主回路端子上分别连接六根线，它们是电动机动力线三根、制动电阻线两根、零线一根。柜内的接线端子也需接六根控制线，五根来自PLC，一根是PLC的联锁信号输入线，来自PLC的五根控制线分别为零位（接变频器的CM端子）、正转（接变频器FWD）、反转（接变频器的REV）、模拟量的电压地（接变频器的端子11）、模拟量的电压输入（接变频器的端子12）。选取变频器内部的外部报警信号作为变频器的报警显示。PLC的模拟量输出接入变频器内部的11、12端子作为设定频率的给定，达到调节电机转速的目的。
3. 2. 4转速调节的频率设定曲线说明：模拟量输出0- 10V信号线性对应输出频率值，用来设定分级转速。
特点：维护量大大减小，处理故障快捷，精确控制转速4改后效果出炉辊道由40台8. 5KW交流电机连接悬挂式减速机单辊传动改为6台55KW交流电机固定式减速机集中传动，使电机远离了恶劣的现场环境，一方面为运输大坯料提供可能，另一方面减少了因恶劣的现场环境条件，造成电机的烧损。控制系统引用了较先进的交流变频调速装置，使设备启动特性平滑，减少了电机和机械设备及PLC模板的损坏，增加了设备的使用寿命，提高了系统的技术水平落，节约了能源。
5结束语辊道采用变频器及PLC控制后，简化了以前复杂的交流电子开关柜继电器控制，提高了系统的可靠性；维护简单，运行稳定，装钢效果良好，圆满地完成了生产节奏对控制的要求。投入运行以来，保持了零故障，经济效益和社会效益显著。