摘要：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(chē)（配料車(chē)）的系統(tǒng)組成和工作原理。系統(tǒng)投入運(yùn)行后，實(shí)現(xiàn)配料運(yùn)輸車(chē)在接料口、放料口的準(zhǔn)確定位停車(chē)，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

　　我公司碳素配料系統(tǒng)工藝流程圖如圖1所示。配料車(chē)工作過(guò)程為:當(dāng)1#配料倉(cāng)工作完成后，1#配料倉(cāng)底門(mén)打開(kāi)，將配好的物料放入運(yùn)輸車(chē)中;待1#配料倉(cāng)倉(cāng)門(mén)關(guān)閉后，配料車(chē)移動(dòng)到場(chǎng)2#配料倉(cāng)下方接受2#配料倉(cāng)的物料;2#配料倉(cāng)倉(cāng)門(mén)關(guān)閉后，小車(chē)移動(dòng)到3#配料倉(cāng)下方接受3#配料倉(cāng)的物料。當(dāng)3個(gè)倉(cāng)物料全部放完后配料車(chē)移動(dòng)到規(guī)定的混捏鍋上方，打開(kāi)下料門(mén)將物料放完，然后關(guān)緊下料門(mén)回到1#配料倉(cāng)下方等待。

圖1　碳素配料系統(tǒng)工藝流程圖

　　配料車(chē)原采用繞線式異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)子串電阻實(shí)現(xiàn)配料車(chē)在各運(yùn)行階段的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，操作人員現(xiàn)場(chǎng)操作安裝在配料車(chē)上的操作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)配料車(chē)的工藝運(yùn)行。
　　采用該拖動(dòng)方法，存在著很多問(wèn)題，首先由于現(xiàn)場(chǎng)粉塵大，環(huán)境惡劣，導(dǎo)電粉塵多，電動(dòng)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(shí)，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(chǎng)操作，憑的是操作人員的經(jīng)驗(yàn)，有時(shí)需要反復(fù)前進(jìn)和倒車(chē)，停車(chē)定位準(zhǔn)確性差，時(shí)間長(zhǎng)，影響生產(chǎn)效率。最重要的是操作人員的現(xiàn)場(chǎng)操作還存在著極大的安全隱患。同時(shí)，由于碳素粉末很細(xì)，造成現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，對(duì)配料工人的身體健康極為不利。
　　針對(duì)所存在的問(wèn)題，我們對(duì)原有配料車(chē)拖動(dòng)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(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)配料車(chē)的自動(dòng)運(yùn)行和準(zhǔn)確定位停車(chē)，降低設(shè)備故障率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)備工作效率。

2　配料車(chē)拖動(dòng)控制方案的確定

2.1　工藝過(guò)程對(duì)配料車(chē)運(yùn)行要求
（1）配料車(chē)可以在各料倉(cāng)放料口和混捏鍋進(jìn)料口位置準(zhǔn)確停車(chē)。
（2）配料車(chē)運(yùn)行過(guò)程中速度可調(diào)，最大速度0.8m/s,最小速度0.1m/s,點(diǎn)動(dòng)速度不大于0.5m/s。
（3）配料車(chē)運(yùn)行分為啟動(dòng)低速運(yùn)行階段，運(yùn)輸過(guò)程快速運(yùn)行階段，至下料口的低速運(yùn)行階段。
（4）配料車(chē)可遠(yuǎn)程和現(xiàn)場(chǎng)操作，自動(dòng)運(yùn)行，且配料車(chē)可以根據(jù)工藝要求在任何位置實(shí)現(xiàn)緊急停車(chē)。
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(duì)比各種拖動(dòng)方案，我們采用變頻調(diào)速方案。用變頻器驅(qū)動(dòng)鼠籠電動(dòng)機(jī)取代繞線式異步電動(dòng)機(jī)串電阻調(diào)速裝置;用PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)雜的邏輯、時(shí)序控制以完成配料車(chē)的停車(chē)定位和速度調(diào)節(jié);用非接觸式的光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)配料車(chē)的變速和停車(chē)位置。采用軸頭帶直流抱閘的電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的緊急、準(zhǔn)確停車(chē)。
2.2　本控制方案的優(yōu)點(diǎn)
（1）電動(dòng)機(jī)采用鼠籠電機(jī)，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠;
（2）電動(dòng)機(jī)非動(dòng)力端帶抱閘，可實(shí)現(xiàn)配料車(chē)快速準(zhǔn)確停車(chē);
（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(shí)現(xiàn)節(jié)能;
（4）利用變頻器的直流制動(dòng)功能，可使配料車(chē)停車(chē)時(shí)更加平穩(wěn)快捷;
（5）采用非接觸式光電開(kāi)關(guān)作為位置檢測(cè)裝置，可提高元件的使用壽命和位置檢測(cè)的可靠性;
（6）用PLC取代復(fù)雜的接觸-繼電控制，不僅可實(shí)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(jì)算，電動(dòng)機(jī)采用4.0kW鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。由于配料車(chē)載料啟動(dòng)時(shí)為滿載起動(dòng)，要求較大的起動(dòng)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(chē)位置檢測(cè)信號(hào)直接送往系統(tǒng)控制單元PLC，PLC根據(jù)配料車(chē)位置控制配料車(chē)的速度和啟停車(chē)、前進(jìn)和后退。
3.1　系統(tǒng)控制原理框圖

3.2　系統(tǒng)控制原理框圖如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)控制原理框圖

　　系統(tǒng)中計(jì)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(chǎng)操作箱用于設(shè)備的檢修調(diào)試和事故緊急停車(chē);位置檢測(cè)元件用于檢測(cè)配料車(chē)的當(dāng)前位置PLC是系統(tǒng)的控制單元，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)位置檢測(cè)信號(hào)和相關(guān)控制要求，發(fā)出對(duì)變頻器和運(yùn)料車(chē)電動(dòng)機(jī)報(bào)閘的控制信號(hào)，用于控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行速度，同時(shí)通過(guò)變頻器的運(yùn)行輸出信號(hào)，檢測(cè)變頻器的運(yùn)行情況，并根據(jù)工藝要求和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀況，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
3.3　配料車(chē)主回路圖
　　配料車(chē)主回路圖如圖3所示。

圖3　配料車(chē)主回路圖

　　根據(jù)工藝要求，配料車(chē)變頻器選用型號(hào)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