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　　本刊以刊登實(shí)用信息技術(shù)轉(zhuǎn)讓科研成果為主要內(nèi)容，側(cè)重于科研成果轉(zhuǎn)讓，同時(shí)為廣大科技、經(jīng)濟(jì)工作者提供一個(gè)展示平臺(tái)，以弘揚(yáng)科教興國(guó)、科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力為辦刊宗旨，讀者對(duì)象為廣大科技、經(jīng)濟(jì)教育工作者和中小企業(yè)。
　　【摘要】：本文介紹了山東某鋼鐵廠新建的一座450m3高爐，上料主卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)以6SE7系列變頻器作為傳動(dòng)部分的核心控制部件,并與主控PLC自動(dòng)化系統(tǒng)緊密結(jié)合使用,從而使系統(tǒng)更穩(wěn)定,操控更靈活。

　　【關(guān)鍵詞】：主卷?yè)P(yáng),變頻器,PLC高爐

　　隨著電力電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得變頻器的性能更趨完善。作為對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的一種控制方法，近年來(lái)在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。高爐上料卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)是煉鐵生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，主要作用是將煉鐵所需的各種原料源源不斷地送到高爐內(nèi)，保證高爐煉鐵的正常需要，而整個(gè)高爐上料卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)的核心就是料車的主提升設(shè)備。早期的傳動(dòng)調(diào)速控制方法多采用直流電機(jī)調(diào)速或繞線異步電機(jī)串電阻、串級(jí)等調(diào)速控制方式，效率低，可靠性差，用交流變頻替代上述調(diào)速方式，可以取得理想的效果。

　　一、高爐卷?yè)P(yáng)上料過(guò)程簡(jiǎn)介：

　　此高爐設(shè)計(jì)爐容為450m3，采用一臺(tái)卷?yè)P(yáng)拖動(dòng)兩臺(tái)料車交替上料，運(yùn)行過(guò)程中電機(jī)始終處于負(fù)載狀態(tài)。料車在料坑底部（另一料車在頂部），備料裝好后，地坑閘門關(guān)閉，爐頂受料斗料空，申請(qǐng)上料，由主PLC發(fā)出命令給變頻器，6SE70在接到開車命令后系統(tǒng)解封。通過(guò)6SE70系統(tǒng)中的抱閘控制功能，建立在抱閘狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩限幅給出的啟車力矩電流后，6SE70系統(tǒng)發(fā)出打開抱閘命令，使抱閘打開，實(shí)現(xiàn)料車的平穩(wěn)啟動(dòng)。當(dāng)料車啟動(dòng)運(yùn)行后，所需的運(yùn)行力矩電流大于啟車力矩電流后，原來(lái)建立的轉(zhuǎn)矩限幅將恢復(fù)到正常的限幅值。啟車后，料車頻率由0開始升到固定頻率低速7.5Hz。1#車低速上行直到2#料車下行走出分歧軌位置，然后加速直到全速50Hz運(yùn)行。當(dāng)上行料車運(yùn)行至接近爐頂時(shí)，主令控制器的K1閉合，由PLC發(fā)出中速指令，選通變頻器的固定頻率25Hz，電機(jī)以中速運(yùn)行；當(dāng)上行料車進(jìn)入分歧軌前，主令控制器的K2閉合，選通變頻器的固定頻率7.5Hz，電機(jī)以低速運(yùn)行；在此過(guò)程中主令控制器器還會(huì)發(fā)出低速檢查命令，6SE70系統(tǒng)此時(shí)會(huì)根據(jù)料車在此點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)行速度作出比較判斷，料車運(yùn)行至爐頂時(shí)，主令控制器發(fā)出停車命令，由PLC控制6SE70完成停車，抱閘閉合，此時(shí)料車的停車位置應(yīng)是工藝要求的角度，即能將車內(nèi)的爐料倒凈而又不撞極限彈簧。料車l送料完畢。料車2重復(fù)如上過(guò)程。

　　二、系統(tǒng)配置

　�。ㄒ唬┥狭舷到y(tǒng)主要電氣設(shè)備

　　1．主卷?yè)P(yáng)電機(jī)為一臺(tái)交流異步變頻專用電機(jī)，三相交流380伏，功率160kW。

　　2．料車變頻器選西門子6SE7033-7EG60200kW兩臺(tái)。

　　3、制動(dòng)單元兩臺(tái)，型號(hào)為6SE7031-6EB87-2DA1。

　　4、料車制動(dòng)器為兩臺(tái)兩相交流380V，功率70kW。

　　5、冷卻風(fēng)機(jī)為三相交流380伏7.5kW電機(jī)，一臺(tái)。

　　6．料車行程編碼器，OMRON一臺(tái)。

　　7．智能主令控制器兩臺(tái)。

　　8．料車雙路進(jìn)線柜一面，交流變頻傳動(dòng)柜2面，一用一備，切換柜一面，制動(dòng)電阻另放置于一電阻柜內(nèi)。

　�。ǘ�）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　系統(tǒng)框圖如圖2所示：

　　圖2

　　（三）、主卷?yè)P(yáng)變頻調(diào)速裝置

　　主卷?yè)P(yáng)變頻控制系統(tǒng)具有自動(dòng)、手動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)三種操作方式。自動(dòng)操作方式主要通過(guò)總控PLC自動(dòng)控制上料。手動(dòng)操作方式主要用于設(shè)備調(diào)試，自動(dòng)系統(tǒng)故障、變頻器故障時(shí)使用。點(diǎn)動(dòng)操作專為檢修、極限調(diào)試、緊鋼絲繩時(shí)使用。

　　本卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)采用西門子公司的6SE70交流-直流-交流變頻調(diào)速供電裝置。系統(tǒng)配置了配套制動(dòng)單元和獨(dú)立的制動(dòng)電阻柜，采用能耗制動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)的制動(dòng)。供電裝置的工作方式選用一備一用方式，通過(guò)切換柜中的轉(zhuǎn)換開關(guān)完成備用切換。每個(gè)變頻器的控制信號(hào)通過(guò)切換柜的電氣設(shè)備來(lái)完成基本聯(lián)鎖及控制，在主PLC與切換柜之間、操作臺(tái)與切換柜之間利用繼電器相互隔離，使料車的控制可以由PLC或操作臺(tái)分別控制系統(tǒng)，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。抱閘由6SE70裝置中的抱閘專用控制功能來(lái)實(shí)現(xiàn)料車運(yùn)行中的抱閘控制及聯(lián)鎖控制。調(diào)速裝置的交流進(jìn)線是通過(guò)交流進(jìn)線電抗器解耦，并且進(jìn)線電抗器設(shè)置在電源切換柜中，相當(dāng)于兩套變頻器共用一臺(tái)進(jìn)線電抗器。在切換開關(guān)后面分別接兩臺(tái)出線電抗器，消除出線高次諧波，保護(hù)電機(jī)。

　�。ㄋ模�．料車運(yùn)行保護(hù)

　　料車運(yùn)行保護(hù)為防止卷?yè)P(yáng)機(jī)上料時(shí)料車沖頂，飛出預(yù)定的軌道，采取以下措施：

　�。�1）采用超上限限位開關(guān)進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)超上限限位開關(guān)出故障或料車在上限位開關(guān)處沒(méi)有停止繼續(xù)上行至超上限位開關(guān)位置時(shí)，PLC向變頻發(fā)出停車指令，并報(bào)警，在PLC中控制變頻的主接觸器跳電，從而使抱閘瞬時(shí)抱死，將料車停止。

　　（2）為防止料車因故障停車后又滿足運(yùn)行條件突然運(yùn)行，在PLC中設(shè)計(jì)了在變頻主接觸器跳電之后，不可以自動(dòng)復(fù)位，只有在現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)跳閘原因之后在現(xiàn)場(chǎng)復(fù)位才能使主接觸吸合，避免了料車因突然啟動(dòng)造成的不可預(yù)見的傷害。

　�。�3）為了防止料車卡住而變頻還在運(yùn)行而損壞電機(jī)，在PLC中設(shè)計(jì)了檢測(cè)小車是否在運(yùn)行的程序，現(xiàn)場(chǎng)在料車上安裝了滾筒檢測(cè)旋轉(zhuǎn)脈沖接近開關(guān)，當(dāng)小車運(yùn)行時(shí)此信號(hào)為脈沖信號(hào)。程序中當(dāng)小車有上升或下降命令時(shí)，此接近開關(guān)信號(hào)為脈沖信號(hào)則正常，若此信號(hào)為非脈沖信號(hào)則程序中會(huì)有報(bào)警信號(hào)并發(fā)出停車指令；當(dāng)小車沒(méi)有運(yùn)行命令時(shí)，此信號(hào)為脈沖信號(hào)則也產(chǎn)生報(bào)警并停車。

　�。�4）在現(xiàn)場(chǎng)安裝了拉繩開關(guān)，一旦現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)故障則操作工可以立即拉起拉繩，此時(shí)PLC中會(huì)立即發(fā)出停車命令。

　　三、系統(tǒng)特點(diǎn)

　　本卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)將PLC技術(shù)與變頻器技術(shù)相結(jié)合，極大地提高了系統(tǒng)性能，成為生產(chǎn)控制的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上還開發(fā)出料車啟動(dòng)控制、料車定位、安全獨(dú)立操作方、設(shè)備故障檢測(cè)報(bào)警等有特色的功能。

　　（四）結(jié)語(yǔ)

　　山東某鋼鐵廠卷?yè)P(yáng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高爐生產(chǎn)全過(guò)程自動(dòng)控制的基礎(chǔ)，大大提高了這個(gè)高爐生產(chǎn)最重要環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。卷?yè)P(yáng)上料系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來(lái)設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，料車停車位置準(zhǔn)確，未出現(xiàn)變頻控制失控及料車飛車、懸掛、下滑現(xiàn)象，對(duì)高爐穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，降低成本，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度起著重要作用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　參考文獻(xiàn)：1、李永鋼《高爐主卷?yè)P(yáng)雙料車變頻控制系統(tǒng)》《冶金自動(dòng)化》2006年第30卷第1期

　　2、鄧波《高爐料車主卷?yè)P(yáng)變頻控制》《企業(yè)科技與發(fā)展》2010年14期

　　3、王曉柏等.《以變頻器為核心的高爐卷?yè)P(yáng)控制系統(tǒng)[J]》.變頻器世界,2004,1：101-103

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