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本文介紹了用變頻器控制碳素配料系統(tǒng)中配料運輸車（配料車）的系統(tǒng)組成和工作原理和在山西礦業(yè)集團生產中的應用。系統(tǒng)投入運行后，實現(xiàn)配料車在接料口、放料口的準確定位停車，避免了物料拋灑，降低了設備故障率，提高了設備生產效率和產品質量。 

1　引言

配料車工作過程為:當1#配料倉工作完成后，1#配料倉底門打開，將配好的物料放入運輸車中;待1#配料倉倉門關閉后，配料車移動到場2#配料倉下方接受2#配料倉的物料;2#配料倉倉門關閉后，小車移動到3#配料倉下方接受3#配料倉的物料。當3個倉物料全部放完后配料車移動到規(guī)定的混捏鍋上方，打開下料門將物料放完，然后關緊下料門回到1#配料倉下方等待。

配料車原采用繞線式異步電動機驅動，通過轉子串電阻實現(xiàn)配料車在各運行階段的轉速調節(jié)，操作人員現(xiàn)場操作安裝在配料車上的操作機構實現(xiàn)配料車的工藝運行。
采用該拖動方法，存在著很多問題，首先由于現(xiàn)場粉塵大，環(huán)境惡劣，導電粉塵多，電動機和操作結構故障率極高。其次是系統(tǒng)采用串電阻調速，速度調節(jié)時，電能消耗在轉子電阻上，造成能源浪費。第三是采用人工現(xiàn)場操作，憑的是操作人員的經驗，有時需要反復前進和倒車，停車定位準確性差，時間長，影響生產效率。最重要的是操作人員的現(xiàn)場操作還存在著極大的安全隱患。同時，由于碳素粉末很細，造成現(xiàn)場環(huán)境惡劣，對配料工人的身體健康極為不利。
針對所存在的問題，我們對原有配料車拖動控制系統(tǒng)進行改造。采用變頻調速技術和PLC控制可在惡劣環(huán)境中穩(wěn)定安全運行的鼠籠式異步電動機，實現(xiàn)配料車的自動運行和準確定位停車，降低配料設備故障率，減輕工人勞動強度，提高設備工作效率。

2　配料車拖動控制方案的確定
2.1　工藝過程對配料運輸車運行要求

（1）配料運輸車可以在各料倉放料口和混捏鍋進料口位置準確停車。
（2）配料車運行過程中速度可調，最大速度0.8m/s,最小速度0.1m/s,點動速度不大于0.5m/s。
（3）配料車運行分為啟動低速運行階段，運輸過程快速運行階段，至下料口的低速運行階段。
（4）配料小車可遠程和現(xiàn)場操作，自動運行，且配料車可以根據(jù)工藝要求在任何位置實現(xiàn)緊急停車。
根據(jù)工藝要求，為提高系統(tǒng)的可靠性，提高設備運行效率和生產效率，對比各種拖動方案，我們采用變頻調速方案。用變頻器驅動鼠籠電動機取代繞線式異步電動機串電阻調速裝置;用PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)系統(tǒng)復雜的邏輯、時序控制以完成配料車的停車定位和速度調節(jié);用非接觸式的光電開關檢測配料車的變速和停車位置。采用軸頭帶直流抱閘的電動機實現(xiàn)系統(tǒng)的緊急、準確停車。

2.2　本配料控制方案的優(yōu)點
（1）電動機采用鼠籠電機，環(huán)境適應性強，維護簡單，運行可靠;
（2）電動機非動力端帶抱閘，可實現(xiàn)配料車快速準確停車;
（3）調速裝置采用變頻器，可靠性比繞線電機轉子回路串電阻大大提高，輸出扭矩大，調速范圍廣，而且還可實現(xiàn)節(jié)能;
（4）利用變頻器的直流制動功能，可使配料車停車時更加平穩(wěn)快捷;
（5）采用非接觸式光電開關作為位置檢測裝置，可提高元件的使用壽命和位置檢測的可靠性;
（6）用PLC取代復雜的接觸-繼電控制，不僅可實現(xiàn)復雜的控制功能，而且還大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

3　系統(tǒng)組成及工作原理
根據(jù)工藝計算，電動機采用4.0kW鼠籠式異步電動機。由于配料車載料啟動時為滿載起動，要求較大的起動力矩，為滿足要求，變頻器選用ABBACS800-01-0009-3;變頻器和抱閘控制接觸器異地安裝。配料車位置檢測信號直接送往系統(tǒng)控制單元PLC，PLC根據(jù)配料車位置控制配料車的速度和啟停車、前進和后退。

3.1　系統(tǒng)控制原理

自動配料系統(tǒng)中計算機操作站設在系統(tǒng)控制中心，用以完成設備的操作與運行監(jiān)控;現(xiàn)場操作箱用于設備的檢修調試和事故緊急停車;位置檢測元件用于檢測配料車的當前位置PLC是系統(tǒng)的控制單元，通過現(xiàn)場位置檢測信號和相關控制要求，發(fā)出對變頻器和運料車電動機報閘的控制信號，用于控制電動機的運行狀態(tài)和運行速度，同時通過變頻器的運行輸出信號，檢測變頻器的運行情況，并根據(jù)工藝要求和現(xiàn)場設備狀況，發(fā)出聲光報警信號。

3.3　配料車主回路

根據(jù)工藝要求，配料車變頻器選用型號為ABBACS800-01-0009，變頻器具有豐富功能和數(shù)字/模擬量輸入輸出接口，可方便實現(xiàn)工藝運行要求，詳細介紹見文獻1。變頻器的啟動/停車、正/反轉及運行速度均由PLC控制，根據(jù)工藝要求，變頻器的輸出速度分為四段恒速運行，既空車慢速、空車快速、重車快速、重車慢速，同時將變頻器的運行狀態(tài)反饋至PLC，用于配料車運行狀態(tài)監(jiān)控。

3.4　系統(tǒng)工作原理

配料車運行分為自動和手動兩種操作運行方式，當設備處于檢修或調試時，通過手動進行操作。當系統(tǒng)處于正常生產過程時，系統(tǒng)根據(jù)工藝初始設定自動運行。
設備自動運行時，PLC通過配料車運行位置信號，確定配料車的前進、后退和速度轉換以及停車。當配料車完成原料接收后，DI2輸入配料車前進信號，同時重車速度1控制節(jié)點DI5閉合，系統(tǒng)沒有檢測到異常時，DI1閉合，配料車低速啟動運行;當配料車運行到變速檢測點時，DI6閉合，DI5斷開，配料車高速運行;當配料車運行到下料口前側減速點時，DI6斷開，DI5閉合，配料車慢速運行，以保證配料車停車時低慣性，易制動;當配料車運行到下料口時，變頻器直流制動啟動，同時電動機抱閘動作，配料車停車放料?？哲嚪祷剡^程同重車運行過程。當系統(tǒng)或相關設備故障時，PLC輸出停車信號，變頻器立即封鎖輸出，配料車立即停車。

4　運行效果
系統(tǒng)改造完成后，配料運輸車在空載運行時，快速運行速度可達1.2m/s，低速運行速度在0.6m/s時，可實現(xiàn)準確定位停車;滿載運行時，快速運行速度在1.15m/s時，配料車運行穩(wěn)定，在低速運行階段，配料車運行速度在0.2m/s時，可準確定位停車;滿載配料車在啟動時，運行平緩，沒有機械沖擊情況，滿足工藝要求。
通過配料車驅動方式的改變，實現(xiàn)了生產過程的自動運行和配料車的準確定位停車，避免了物料拋灑，提高了產品質量和生產效率;驅動設備由于采用了鼠籠電動機，運行故障率低，維護檢修方便，設備維護檢修費用也大大降低;設備運行可靠性高，設備檢修周期延長，提高了設備利用率;設備的自動化運行，降低了工人的勞動強度，改善了工人的工作環(huán)境，實現(xiàn)了安全生產。
5　結束語
（1）在運行環(huán)境惡劣而且需要調速的生產工藝設備，可通過采用拖動系統(tǒng)的變頻改造，實現(xiàn)設備的安全穩(wěn)定運行，降低設備的維護檢修費用，提高設備運轉率。
（2）通過采用先進的檢測控制技術和設備，可實現(xiàn)復雜的邏輯、時序控制，特別是在高危高塵行業(yè)，采用先進的控制技術，可大大降低工人勞動強度，改善工人的作業(yè)環(huán)境，實現(xiàn)安全生產。
（3）拖動設備改造完成投入運行后，設備運行安全穩(wěn)定，設備可運轉率達99%以上。配料車拖動方式的成功改造，實現(xiàn)了變頻調速技術在碳素生產配料車上的成功應用，具有較好的相關行業(yè)推廣應用參考價值，特別是設備運行環(huán)境惡劣場所，變頻調速技術更有著廣泛的應用前景。

作者：蘇石嶺；鄔宜洋

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