湘鋼干熄焦電機(jī)車電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)

趙長勝

湘鋼檢修公司，湖南湘潭 411101

湘鋼干熄焦電機(jī)車電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)

趙長勝

湘鋼檢修公司，湖南湘潭 411101

主要論述干法熄焦電機(jī)車電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及硬件配置與系統(tǒng)軟件

干熄焦；電機(jī)車；電氣控制系統(tǒng)

1、概述

湘鋼焦化廠有三座干熄焦兩種型號(hào)電機(jī)車，其自動(dòng)控制系統(tǒng)原理相近，本文著重介紹二煉焦電機(jī)車自動(dòng)控制系統(tǒng)。電機(jī)車是干熄焦裝置的主要設(shè)備之一，它運(yùn)行在焦?fàn)t焦側(cè)的熄焦車軌道上。拖動(dòng)空焦罐于焦?fàn)t攔焦車導(dǎo)焦柵處，控制圓形焦罐的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作接取紅焦，送至提升機(jī)，然后載空焦罐返回?cái)r焦車，由于焦?fàn)t攔焦車與提升機(jī)之間距離較遠(yuǎn)，焦?fàn)t生產(chǎn)工藝要求電機(jī)車運(yùn)行過程中有較高的速度且平穩(wěn)，需要有較寬的調(diào)速范圍，要有低速對(duì)位，又要準(zhǔn)確定位，生產(chǎn)工藝的需要確定了電機(jī)車自動(dòng)化控制系統(tǒng)的性能。

2、系統(tǒng)組成

電機(jī)車控制系統(tǒng)主要由拖動(dòng)焦罐車走行的電機(jī)和焦罐旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，調(diào)速用的變頻器，控制用的可編程控制器，測(cè)量焦罐車行走位移和焦罐旋轉(zhuǎn)角度的絕對(duì)型編碼器，安裝在電機(jī)軸上的增量型編碼器五部分組成，其絕對(duì)型編碼器與變頻調(diào)速器通過數(shù)據(jù)總線與可編程控制器連接，絕對(duì)型編碼器將檢測(cè)到的焦罐車行走的位移信號(hào)和焦罐旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)通過數(shù)據(jù)總線輸入可編程控制器，可編程控制器輸出的行走控制信號(hào)和旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)通過數(shù)據(jù)總線傳送到相應(yīng)的變頻器，相應(yīng)的變頻器再分別驅(qū)動(dòng)焦罐車行走電動(dòng)機(jī)和焦罐旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)及制動(dòng)單元，而增量型編碼器將電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度信號(hào)反饋給變頻器，構(gòu)成速度閉環(huán)控制回路，控制系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)組成框圖

3、控制系統(tǒng)

3.1 電機(jī)車傳動(dòng)

由于電機(jī)車滿載時(shí)整個(gè)牽引重量高達(dá)200多噸，且存在頻繁地啟動(dòng)、加速、減速、制動(dòng)和定位過程，因此為了提高系統(tǒng)性能，減少發(fā)熱量，傳動(dòng)系統(tǒng)為兩臺(tái)變頻器各帶一套制動(dòng)單元。

（1）變頻器

變頻器功能是將三相交流電按“交—直—交”變換成符號(hào)控制要求的三相交流電送入電機(jī)。由于電機(jī)車的定位精度很高，因此選用的逆變單元為全矢量型，在采用編碼器作測(cè)速裝置構(gòu)成速度閉環(huán)后，速度精度可達(dá)0.003%。

變頻器的控制由PLC通過Profibus—DP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。采用該控制方法的優(yōu)點(diǎn)是所有的操作、控制信號(hào)均送入PLC，逆變單元的控制端幾乎無接線，因此可靠性高。同時(shí)由于逆變單元的參數(shù)均送入P LC，編程、控制都極為靈活方便。

電機(jī)車走行單元使用LG變頻調(diào)速裝置，變頻器型號(hào)為SV160IH-4U CT,規(guī)格為400V160KW，1臺(tái)變頻器同時(shí)驅(qū)動(dòng)2臺(tái)牽引75KW電機(jī)，即：1拖2形式，配有制動(dòng)電阻。

（2）制動(dòng)單元

制動(dòng)單元的主要功能是在電機(jī)車減速、制動(dòng)等狀態(tài)下，將減速過程中釋放的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，以發(fā)熱的方式在電阻上消耗掉。工作原理為制動(dòng)單元與變頻器的直流母線相連，當(dāng)在減速、制動(dòng)狀態(tài)，電機(jī)發(fā)出的能量使得直流母線的電壓上升，此時(shí)制動(dòng)單元將制動(dòng)電阻接入直流母線并控制直流母線的電壓下降到正常數(shù)值，保證制動(dòng)迅速、均勻。

（3）位置控制

位置控制是采用位置檢測(cè)開關(guān)+編碼器+電磁抱閘，這種方法定位精度高。電機(jī)車減速運(yùn)行的距離誤差和電磁抱閘動(dòng)作時(shí)間誤差，而采用編碼器后前一個(gè)誤差就可忽略不計(jì)了。

定位的大致過程如下：電機(jī)車以一個(gè)較低的速度到達(dá)位置開關(guān)后，繼續(xù)減速，同時(shí)編碼器測(cè)量行走長度，當(dāng)編碼器測(cè)量行走長度到達(dá)設(shè)定值后，機(jī)車抱閘停車。接近開關(guān)檢測(cè)對(duì)位是否準(zhǔn)確，如對(duì)位不準(zhǔn)確則采用APS系統(tǒng)保證對(duì)位準(zhǔn)確。經(jīng)實(shí)際調(diào)試，在不采用APS系統(tǒng)情況下，系統(tǒng)對(duì)位基本達(dá)到±10mm精度。

3.2 旋轉(zhuǎn)焦罐傳動(dòng)

旋轉(zhuǎn)焦罐傳動(dòng)系統(tǒng)與電機(jī)車傳動(dòng)相似旋轉(zhuǎn)焦罐單元使用LG變頻調(diào)速裝置，變頻器型號(hào)為SV160IH-4U CT, 規(guī)格為400V160KW，1臺(tái)變頻器同時(shí)驅(qū)動(dòng)2臺(tái)牽引75KW電機(jī) 即1拖2形式，配有制動(dòng)電阻。其減速、定位過程都一樣，但旋轉(zhuǎn)焦罐的定位檢測(cè)是由絕對(duì)值編碼器提供信號(hào)。當(dāng)操作人員發(fā)出焦罐旋轉(zhuǎn)停止指令后，控制系統(tǒng)讀取焦罐當(dāng)前的角度位置，當(dāng)焦罐位置進(jìn)入減速后，變頻器控制電機(jī)按指定速率直至到達(dá)停止位置，同時(shí)速度接近零速抱閘停車。為防止絕對(duì)值碼盤失效時(shí)系統(tǒng)誤動(dòng)作，采用接近開關(guān)對(duì)停止位置做雙重確認(rèn)， 并以接近開關(guān)確認(rèn)為準(zhǔn)。

3.3 PLC控制

根據(jù)系統(tǒng)I/O點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并考慮一定的備用余量，I/O模塊13塊，變頻器的控制通過Profibus—DP網(wǎng)絡(luò)，PLC控制系統(tǒng)主要功能作用如下：

（1）現(xiàn)場各種信號(hào)的處理，如位置檢測(cè)開關(guān)，限位開關(guān)，絕對(duì)值編碼器等。

（2）通過Profibus—DP對(duì)二臺(tái)變頻器進(jìn)行控制，完成定位功能。

（3）對(duì)操作臺(tái)上的觸摸屏指令信號(hào)和主令控制器操作信號(hào)進(jìn)行處理。

（4）對(duì)電機(jī)車內(nèi)的其他電氣進(jìn)行控制。

（5）緊急狀況處理

根據(jù)電機(jī)車主要操作為單元自動(dòng)，當(dāng)PC發(fā)生故障或單元失敗時(shí)，要立刻切換到手動(dòng)操作，改為手動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行，使設(shè)備復(fù)位避免設(shè)備損壞。

4、結(jié)束語

干熄焦電機(jī)車自動(dòng)控制系統(tǒng)采用的交流變頻器調(diào)速設(shè)備與P LC控制設(shè)備及Profibus—DP網(wǎng)絡(luò)控制方式對(duì)PLC遠(yuǎn)程站、變頻器、編碼器等設(shè)備進(jìn)行控制，其自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性高，擴(kuò)展方便，對(duì)位控制采用的絕對(duì)值編碼器，定位準(zhǔn)確精度高完好地滿足了干熄焦的工藝要求。

[1]廖長初主編.可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用.重慶大學(xué)出版社.2003

[2]唐修波.變頻技術(shù)及應(yīng)用.高等教育出版社

趙長勝 男 出生1963.12.28 華菱湘鋼檢修中心焦化工區(qū)從事電氣專業(yè)工作 職稱 電氣工程師。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.097