变频器在碳素配料运输车上的应用

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1　引言

　　我公司碳素配料系统工艺流程图如图1所示。配料车工作过程为:当1#配料仓工作完成后，1#配料仓底门打开，将配好的物料放入运输车中;待1#配料仓仓门关闭后，配料车移动到场2#配料仓下方接受2#配料仓的物料;2#配料仓仓门关闭后，小车移动到3#配料仓下方接受3#配料仓的物料。当3个仓物料全部放完后配料车移动到规定的混捏锅上方，打开下料门将物料放完，然后关紧下料门回到1#配料仓下方等待。

图1　碳素配料系统工艺流程图

　　配料车原采用绕线式异步电动机驱动，通过转子串电阻实现配料车在各运行阶段的转速调节，操作人员现场操作安装在配料车上的操作机构实现配料车的工艺运行。
　　采用该拖动方法，存在着很多问题，首先由于现场粉尘大，环境恶劣，导电粉尘多，电动机和操作结构故障率极高。其次是系统采用串电阻调速，速度调节时，电能消耗在转子电阻上，造成能源浪费。第三是采用人工现场操作，凭的是操作人员的经验，有时需要反复前进和倒车，停车定位准确性差，时间长，影响生产效率。最重要的是操作人员的现场操作还存在着极大的安全隐患。同时，由于碳素粉末很细，造成现场环境恶劣，对配料工人的身体健康极为不利。
　　针对所存在的问题，我们对原有配料车拖动控制系统进行改造。采用变频调速技术和PLC控制可在恶劣环境中稳定安全运行的鼠笼式异步电动机，实现配料车的自动运行和准确定位停车，降低设备故障率，减轻工人劳动强度，提高设备工作效率。

2　配料车拖动控制方案的确定

2.1　工艺过程对配料车运行要求
（1）配料车可以在各料仓放料口和混捏锅进料口位置准确停车。
（2）配料车运行过程中速度可调，最大速度0.8m/s,最小速度0.1m/s,点动速度不大于0.5m/s。
（3）配料车运行分为启动低速运行阶段，运输过程快速运行阶段，至下料口的低速运行阶段。
（4）配料车可远程和现场操作，自动运行，且配料车可以根据工艺要求在任何位置实现紧急停车。
根据工艺要求，为提高系统的可靠性，提高设备运行效率和生产效率，对比各种拖动方案，我们采用变频调速方案。用变频器驱动鼠笼电动机取代绕线式异步电动机串电阻调速装置;用PLC控制系统实现系统复杂的逻辑、时序控制以完成配料车的停车定位和速度调节;用非接触式的光电开关检测配料车的变速和停车位置。采用轴头带直流抱闸的电动机实现系统的紧急、准确停车。
2.2　本控制方案的优点
（1）电动机采用鼠笼电机，环境适应性强，维护简单，运行可靠;
（2）电动机非动力端带抱闸，可实现配料车快速准确停车;
（3）调速装置采用变频器，可靠性比绕线电机转子回路串电阻大大提高，输出扭矩大，调速范围广，而且还可实现节能;
（4）利用变频器的直流制动功能，可使配料车停车时更加平稳快捷;
（5）采用非接触式光电开关作为位置检测装置，可提高元件的使用寿命和位置检测的可靠性;
（6）用PLC取代复杂的接触-继电控制，不仅可实现复杂的控制功能，而且还大大提高了系统的可靠性。

3　系统组成及工作原理

　　根据工艺计算，电动机采用4.0kW鼠笼式异步电动机。由于配料车载料启动时为满载起动，要求较大的起动力矩，为满足要求，变频器选用ABBACS800-01-0009-3;变频器和抱闸控制接触器异地安装。配料车位置检测信号直接送往系统控制单元PLC，PLC根据配料车位置控制配料车的速度和启停车、前进和后退。
3.1　系统控制原理框图

3.2　系统控制原理框图如图2所示。

图2　系统控制原理框图

　　系统中计算机操作站设在系统控制中心，用以完成设备的操作与运行监控;现场操作箱用于设备的检修调试和事故紧急停车;位置检测元件用于检测配料车的当前位置PLC是系统的控制单元，通过现场位置检测信号和相关控制要求，发出对变频器和运料车电动机报闸的控制信号，用于控制电动机的运行状态和运行速度，同时通过变频器的运行输出信号，检测变频器的运行情况，并根据工艺要求和现场设备状况，发出声光报警信号。
3.3　配料车主回路图
　　配料车主回路图如图3所示。

图3　配料车主回路图

　　根据工艺要求，配料车变频器选用型号为ABBACS800-01-0009，变频器具有丰富功能和数字/模拟量输入输出接口