(1)变频器的容量
高炉卷扬系统具有恒转矩特性，重载启动时，变频器的容量应按运行过程中可能出现的较*作电流来选择，即：

式中，瓜为变频器的额定电流；/Mmax为电动机的较*作电流。
变频器的过载能力通常为变频器额定电流的1.5倍，这只对电动机的启动或制动过程才有意义，不能作为变频器选型时的较大电流。因此，所选择的变频器容量应比变频器说明书中的“配用电动机容量”大一挡至二挡；且应具有无反馈矢量控制功能，使电动机在整个调速范围内，具有真正的恒转矩，满足负载特性要求。
本系统选用西门子MM440，额定功率55kW，额定电流110A的变频器。该变频器采用高性能的矢量控制技术，具有**强的过载能力，能提供持续3s的200%过载能力，同时提供低速高转矩输出和良好的动态特性。
(2)制动单元
从上料卷扬运行速度曲线可以看出，料车在减速或定位停车时，应选择相应的制动单元及制动电阻，使变频器直流回路的泵升电压UD保持在允许范围内。
(3)控制与保护
料车卷扬系统是钢铁生产中的重要环节，拖动控制系统应****安全可靠。同时，高炉炼铁生产现场环境较为恶劣，所以，系统还应具有必要的故障检测和诊断功能。

    可编程序控制器选用西门子S7-300，这种型号的PLC具有通用性、高性能、模块化设计的性能特征，具备紧凑设计模块。由于使用了MMC存储数据和程序，系统免维护。电源模块为PS-307 2A，插入1号槽。CPU为CPU315-2DP（保留PROFIBUS-DP接口．为今后组成网络作准备），型号6ES7 315-1AF03-OABO，插入2号槽。数字输入模块选SM321 DI16×DC24V，型号6ES7 321-1BH02-OAAO两块，一块插入4号槽内，地址范围为I0.0～I0.7及I1.0～11.7;另一块插入5号槽内，地址范围为I4.0～14.7及I5.0～15.7。数字输出模块选SM322 D016×DC24V/0.5A，6ES7 322-1BH01-OAAO型一块，插入6号槽内，地址范围为Q8.O～Q8.7及Q9.O～Q9.7。

    炼铁高炉主卷扬机变频调速拖动系统在选择交流异步电动机时，需要考虑以下问题：应注意低频时有效转矩必须满足的要求；电动机必须有足够大的启动转矩来确保重载启动。针对本系统100m3的高炉，选用Y280S-8的三相交流感应电动机，其额定功率为37kW，额定电流为78.2A，额定电压为380V，额定转速为740r/min，效率为91%，功率因数为0.79。
在冶金高炉炼铁生产线上，一般将把准备好的炉料从地面的贮矿槽运送到炉**的生产机械称为高炉上料设备。它主要包括料车坑、料车、斜桥、上料机。料车的机械传动系统如图7-1所示。
图7-1料车机械传动系统示意图
图7-1料车机械传动系统示意图
    在工作过程中，两个料车交替上料，当装满炉料的料车上升时，空料车下行，空车重量相当于一个平衡锤，平衡了重料车的车箱自重。当上行或下行时，两个料车由一个卷扬机拖动，不但节省了拖动电动机的功率，而且当电动机运转时总有一个重料车上行，没有空行程。这样使拖动电动机总是处于电动状态运行，避免了电动机处于发电运行状态所带来的一些问题。
    料车卷扬机是料车上料机的拖动设备，其结构如图7-2所示。根据料车的工作过程，卷扬机的工作特点主要有以下几点。
    ①能够频繁启动、制动、停车、反向运行，转速平稳，过渡时间短。
    ②能按照一定的速度曲线运行。
    ③调速范围广，一般调速范围为0.5～3.5m/s，目前料车较高线速度可达3.8m/s。
④系统工作可靠。料车在进入曲线轨迹段和离开料坑时不能有高速冲击，终点位置能准确停车。
图7-2料车卷扬机示意图
图7-2料车卷扬机示意图
    现假定有某钢铁厂100m3高炉，电动机容量37kW，转速740r/min，卷简直径500mm，总减速比15.75，较高钢绳速度1.5m/s、料车全行程时间40s和钢绳全行程51m等。
    料车运行分析：料车在斜桥上的运行分为启动、加速、稳定运行、减速、倾翻和制动共6个阶段，在整个过程中包括一次加速、两次减速。
  工业以太网中，PLC站必须通过Industrial Ethernet CP( CP343-1、CP443-1)模块连接至以太网，PC机通过网卡CP1613连接至以太网。
    工业以太网的连接包括电气网络的连接和光纤网络的连接，它们也可以混合连在一起电气连接可以使用ELM（电气链路模块）、ESM（电路交换机模块）来实现，光纤连接可以
使用OLM（光纤链路模块）、OSM（光路交换机模块）来实现。如果连接成冗余环网，则其中一个交换机(ESM或OSM)须设置成RM（冗余管理）模式。
    这种通信可以用于所有的S7-300/400 CPU，通过MPI、PROFIBUS和工业以太网较多可以传送64KB的数据。通信是通过系统功能块(SFB)来实现的，支持有应答的通信。在S7-300中，可以用SFB15”PUT”和SFB14”GET”来读出或写入远端CPU的数据。
    扩展的通信功能还能执行控制功能，如控制通信对象的启动和停机。这种通信方式需要用连接表配置连接，被配置的连接在站启动时建立并一直保持。
这种通信可以用于所有的S7-300/400 CPU，通过MPI或站内的K总线（通信总线）来传送较多76B的数据。在用户程序中，用系统功能(SFC)来传送数据。在调用SFC时，通信连接被动态地建立，CPU需要一个自由的连接。
全局数据(GD)通信通过MPI接口在CPU间循环交换数据，用全局数据表来设置各CPU之间需要交换的数据存放的地址区和通信的速率，通信是自动实现的，不需要用户编程。当过程映像被刷新时，在循环扫描检测点进行数据交换。S7-400的全局数据通信可以用SFC来启动。全局数据可以是输入、输出、标志位(M)、定时器、计数器和数据区。
    S7-300 CPU每次较多可以交换4个包含22B的数据包，较多可以有16个CPU参与数据交换。
    S7-400 CPU可以同时建立较多64个站的连接，MPI网络较多有32个节点。任意两个MPI节点之间可以串联10个中继器，以增加通信的距离。每次程序循环较多64KB，较多16个GD数据包。在CR2机架中，两个CPU可以通过K总线用GD数据包进行通信。
    通过全局数据通信，一个CPU可以访问另一个CPU的数据块、存储器位和过程映像等。全局通信用STEP7中的GD表进行组态。对S7、M7和C7的通信服务可以用系统功能块来建立
    执行器／传感器接口( Actuator Sensor-Interface)，简称AS-I，是位于自动控制系统较底层的网络，用来连接有AS-I接口的现场设备，只能传送少量的数据，如开关的状态等。
    CP342-2通信处理器用于S7-300和分布式I/O ET200M的AS-I主站，它较多可以连接62个数字量或31个模拟量AS-I从站。通过AS-I接口，每个CP较多可以访问248个数字量输入和186个数字量输出。通过内部集成的模拟量处理程序，可以像处理数字量值那样非常*地处理模拟量值。

    点对点连接( Point-to-Point Connections)可以连接两台S7 PLC和S5 PLC，以及计算机、打印机、机器人控制系统、扫描仪和条形码阅读器等非西门子设备。使用CP340、CP341和CP441通信处理模块，或通过CPU313C-2PtP和CPU314C-2PtP集成的通信接口，可以建立起经济而方便的点对点连接。
    点对点通信可以提供的接口有20mA (TTY)，RS-232C和RS-422A/RS-485。点对点通信可以使用的通信协议有ASCII驱动器、3964 (R)和RK512（只适用于部分CPU）。
    全双工模式(RS-232C)的较高传输速率为19.2Kb/s，半双工模式(RS-485)的较高传输速率为3 8.4Kb/s。
    使用西门子的通信软件PRODAVE和编程用的PC/MPI适配器，通过PLC的MPI编程接口，可以很方便地实现计算机与S7-300/400的通信。