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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(yùn)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(tuán)生產(chǎn)中的應(yīng)用。系統(tǒng)投入運(yùn)行后，實現(xiàn)配料車在接料口、放料口的準(zhǔn)確定位停車，避免了物料拋灑，降低了設(shè)備故障率，提高了設(shè)備生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 

1　引言

配料車工作過程為:當(dāng)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(yùn)輸車中;待1#配料倉倉門關(guān)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(guān)閉后，小車移動到3#配料倉下方接受3#配料倉的物料。當(dāng)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(guān)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(jī)驅(qū)動，通過轉(zhuǎn)子串電阻實現(xiàn)配料車在各運(yùn)行階段的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，操作人員現(xiàn)場操作安裝在配料車上的操作機(jī)構(gòu)實現(xiàn)配料車的工藝運(yùn)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(dǎo)電粉塵多，電動機(jī)和操作結(jié)構(gòu)故障率極高。其次是系統(tǒng)采用串電阻調(diào)速，速度調(diào)節(jié)時，電能消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，造成能源浪費(fèi)。第三是采用人工現(xiàn)場操作，憑的是操作人員的經(jīng)驗，有時需要反復(fù)前進(jìn)和倒車，停車定位準(zhǔn)確性差，時間長，影響生產(chǎn)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(xì)，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(jìn)行改造。采用變頻調(diào)速技術(shù)和PLC控制可在惡劣環(huán)境中穩(wěn)定安全運(yùn)行的鼠籠式異步電動機(jī)，實現(xiàn)配料車的自動運(yùn)行和準(zhǔn)確定位停車，降低配料設(shè)備故障率，減輕工人勞動強(qiáng)度，提高設(shè)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(yùn)輸車運(yùn)行要求

（1）配料運(yùn)輸車可以在各料倉放料口和混捏鍋進(jìn)料口位置準(zhǔn)確停車。
（2）配料車運(yùn)行過程中速度可調(diào)，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(yùn)行分為啟動低速運(yùn)行階段，運(yùn)輸過程快速運(yùn)行階段，至下料口的低速運(yùn)行階段。
（4）配料小車可遠(yuǎn)程和現(xiàn)場操作，自動運(yùn)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(shè)備運(yùn)行效率和生產(chǎn)效率，對比各種拖動方案，我們采用變頻調(diào)速方案。用變頻器驅(qū)動鼠籠電動機(jī)取代繞線式異步電動機(jī)串電阻調(diào)速裝置;用PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)雜的邏輯、時序控制以完成配料車的停車定位和速度調(diào)節(jié);用非接觸式的光電開關(guān)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(jī)實現(xiàn)系統(tǒng)的緊急、準(zhǔn)確停車。

2.2　本配料控制方案的優(yōu)點
（1）電動機(jī)采用鼠籠電機(jī)，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，維護(hù)簡單，運(yùn)行可靠;
（2）電動機(jī)非動力端帶抱閘，可實現(xiàn)配料車快速準(zhǔn)確停車;
（3）調(diào)速裝置采用變頻器，可靠性比繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻大大提高，輸出扭矩大，調(diào)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(guān)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(fù)雜的接觸-繼電控制，不僅可實現(xiàn)復(fù)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(jī)采用4.0kW鼠籠式異步電動機(jī)。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(jìn)和后退。

3.1　系統(tǒng)控制原理

自動配料系統(tǒng)中計算機(jī)操作站設(shè)在系統(tǒng)控制中心，用以完成設(shè)備的操作與運(yùn)行監(jiān)控;現(xiàn)場操作箱用于設(shè)備的檢修調(diào)試和事故緊急停車;位置檢測元件用于檢測配料車的當(dāng)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(guān)控制要求，發(fā)出對變頻器和運(yùn)料車電動機(jī)報閘的控制信號，用于控制電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行速度，同時通過變頻器的運(yùn)行輸出信號，檢測變頻器的運(yùn)行情況，并根據(jù)工藝要求和現(xiàn)場設(shè)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(yùn)行要求，詳細(xì)介紹見文獻(xiàn)1。變頻器的啟動/停車、正/反轉(zhuǎn)及運(yùn)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(yùn)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(yùn)行狀態(tài)反饋至PLC，用于配料車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。

3.4　系統(tǒng)工作原理

配料車運(yùn)行分為自動和手動兩種操作運(yùn)行方式，當(dāng)設(shè)備處于檢修或調(diào)試時，通過手動進(jìn)行操作。當(dāng)系統(tǒng)處于正常生產(chǎn)過程時，系統(tǒng)根據(jù)工藝初始設(shè)定自動運(yùn)行。
設(shè)備自動運(yùn)行時，PLC通過配料車運(yùn)行位置信號，確定配料車的前進(jìn)、后退和速度轉(zhuǎn)換以及停車。當(dāng)配料車完成原料接收后，DI2輸入配料車前進(jìn)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(yùn)行;當(dāng)配料車運(yùn)行到變速檢測點時，DI6閉合，DI5斷開，配料車高速運(yùn)行;當(dāng)配料車運(yùn)行到下料口前側(cè)減速點時，DI6斷開，DI5閉合，配料車慢速運(yùn)行，以保證配料車停車時低慣性，易制動;當(dāng)配料車運(yùn)行到下料口時，變頻器直流制動啟動，同時電動機(jī)抱閘動作，配料車停車放料?？哲嚪祷剡^程同重車運(yùn)行過程。當(dāng)系統(tǒng)或相關(guān)設(shè)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(yùn)行效果
系統(tǒng)改造完成后，配料運(yùn)輸車在空載運(yùn)行時，快速運(yùn)行速度可達(dá)1.2m/s，低速運(yùn)行速度在0.6m/s時，可實現(xiàn)準(zhǔn)確定位停車;滿載運(yùn)行時，快速運(yùn)行速度在1.15m/s時，配料車運(yùn)行穩(wěn)定，在低速運(yùn)行階段，配料車運(yùn)行速度在0.2m/s時，可準(zhǔn)確定位停車;滿載配料車在啟動時，運(yùn)行平緩，沒有機(jī)械沖擊情況，滿足工藝要求。
通過配料車驅(qū)動方式的改變，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動運(yùn)行和配料車的準(zhǔn)確定位停車，避免了物料拋灑，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率;驅(qū)動設(shè)備由于采用了鼠籠電動機(jī)，運(yùn)行故障率低，維護(hù)檢修方便，設(shè)備維護(hù)檢修費(fèi)用也大大降低;設(shè)備運(yùn)行可靠性高，設(shè)備檢修周期延長，提高了設(shè)備利用率;設(shè)備的自動化運(yùn)行，降低了工人的勞動強(qiáng)度，改善了工人的工作環(huán)境，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)。
5　結(jié)束語
（1）在運(yùn)行環(huán)境惡劣而且需要調(diào)速的生產(chǎn)工藝設(shè)備，可通過采用拖動系統(tǒng)的變頻改造，實現(xiàn)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低設(shè)備的維護(hù)檢修費(fèi)用，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。
（2）通過采用先進(jìn)的檢測控制技術(shù)和設(shè)備，可實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯、時序控制，特別是在高危高塵行業(yè)，采用先進(jìn)的控制技術(shù)，可大大降低工人勞動強(qiáng)度，改善工人的作業(yè)環(huán)境，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。
（3）拖動設(shè)備改造完成投入運(yùn)行后，設(shè)備運(yùn)行安全穩(wěn)定，設(shè)備可運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)99%以上。配料車拖動方式的成功改造，實現(xiàn)了變頻調(diào)速技術(shù)在碳素生產(chǎn)配料車上的成功應(yīng)用，具有較好的相關(guān)行業(yè)推廣應(yīng)用參考價值，特別是設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣場所，變頻調(diào)速技術(shù)更有著廣泛的應(yīng)用前景。

作者：蘇石嶺；鄔宜洋

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