本文介紹了用變頻器控製碳素配料係統中配料運輸車（配料車）的係統組成和工作原理和在山西礦業集團生產中的應用。係統投入運行後，實現配料車在接料口、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#配料倉工作完成後，1#配料倉底門打開，將配好的物料放入運輸車中;待1#配料倉倉門關閉後，配料車移動到場2#配料倉下方接受2#配料倉的物料;2#配料倉倉門關閉後，小車移動到3#配料倉下方接受3#配料倉的物料。當3個倉物料全部放完後配料車移動到規定的混捏鍋上方，打開下料門將物料放完，然後關緊下料門回到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配料車在各運行階段的轉速調節，操作人員現場操作安裝在配料車上的操作機構實現配料車的工藝運行。
采用該拖動方法，存在著很多問題，首先由於現場粉塵大，環境惡劣，導電粉塵多，電動機和操作結構故障率極高。其次是係統采用串電阻調速，速度調節時，電能消耗在轉子電阻上，造成能源浪費。第三是采用人工現場操作，憑的是操作人員的經驗，有時需要反複前進和倒車，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場操作還存在著極大的安全隱患。同時，由於碳素粉末很細，造成現場環境惡劣，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製係統進行改造。采用變頻調速技術和PLC控製可在惡劣環境中穩定安全運行的鼠籠式異步電動機，實現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　配料車拖動控製方案的確定
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,點動速度不大於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場操作，自動運行，且配料車可以根據工藝要求在任何位置實現緊急停車。
根據工藝要求，為提高係統的可靠性，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控製係統實現係統複雜的邏輯、時序控製以完成配料車的停車定位和速度調節;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係統的緊急、準確停車。

2.2　本配料控製方案的優點
（1）電動機采用鼠籠電機，環境適應性強，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，調速範圍廣，而且還可實現節能;
（4）利用變頻器的直流製動功能，可使配料車停車時更加平穩快捷;
（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取代複雜的接觸-繼電控製，不僅可實現複雜的控製功能，而且還大大提高了係統的可靠性。

3　係統組成及工作原理
根據工藝計算，電動機采用4.0kW鼠籠式異步電動機。由於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;變頻器和抱閘控製接觸器異地安裝。配料車位置檢測信號直接送往係統控製單元PLC，PLC根據配料車位置控製配料車的速度和啟停車、前進和後退。

3.1　係統控製原理

自動配料係統中計算機操作站設在係統控製中心，用以完成設備的操作與運行監控;現場操作箱用於設備的檢修調試和事故緊急停車;位置檢測元件用於檢測配料車的當前位置PLC是係統的控製單元，通過現場位置檢測信號和相關控製要求，發出對變頻器和運料車電動機報閘的控製信號，用於控製電動機的運行狀態和運行速度，同時通過變頻器的運行輸出信號，檢測變頻器的運行情況，並根據工藝要求和現場設備狀況，發出聲光報警信號。

3.3　配料車主回路

根據工藝要求，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字/模擬量輸入輸出接口，可方便實現工藝運行要求，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控製，根據工藝要求，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反饋至PLC，用於配料車運行狀態監控。

3.4　係統工作原理

配料車運行分為自動和手動兩種操作運行方式，當設備處於檢修或調試時，通過手動進行操作。當係統處於正常生產過程時，係統根據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、後退和速度轉換以及停車。當配料車完成原料接收後，DI2輸入配料車前進信號，同時重車速度1控製節點DI5閉合，係統沒有檢測到異常時，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，易製動;當配料車運行到下料口時，變頻器直流製動啟動，同時電動機抱閘動作，配料車停車放料。空車返回過程同重車運行過程。當係統或相關設備故障時，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
係統改造完成後，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，沒有機械衝擊情況，滿足工藝要求。
通過配料車驅動方式的改變，實現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;驅動設備由於采用了鼠籠電動機，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境，實現了安全生產。
5　結束語
（1）在運行環境惡劣而且需要調速的生產工藝設備，可通過采用拖動係統的變頻改造，實現設備的安全穩定運行，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製技術和設備，可實現複雜的邏輯、時序控製，特別是在高危高塵行業，采用先進的控製技術，可大大降低工人勞動強度，改善工人的作業環境，實現安全生產。
（3）拖動設備改造完成投入運行後，設備運行安全穩定，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推廣應用參考價值，特別是設備運行環境惡劣場所，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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