摘要：本文介紹了用變頻器控制碳素配料系統(tǒng)中配料運輸車（配料車）的系統(tǒng)組成和工作原理。系統(tǒng)投入運行后，實現(xiàn)配料運輸車在接料口、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

　　我公司碳素配料系統(tǒng)工藝流程圖如圖1所示。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。

圖1　碳素配料系統(tǒng)工藝流程圖

　　配料車原采用繞線式異步電動機驅(qū)動，通過轉(zhuǎn)子串電阻實現(xiàn)配料車在各運行階段的轉(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構(gòu)實現(xiàn)配料車的工藝運行。
　　采用該拖動方法，存在著很多問題，首先由于現(xiàn)場粉塵大，環(huán)境惡劣，導(dǎo)電粉塵多，電動機和操作結(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。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，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)定安全運行的鼠籠式異步電動機，實現(xiàn)配料車的自動運行和準(zhǔn)確定位停車，降低設(shè)備故障率，減輕工人勞動強度，提高設(shè)備工作效率。

2　配料車拖動控制方案的確定

2.1　工藝過程對配料車運行要求
（1）配料車可以在各料倉放料口和混捏鍋進料口位置準(zhǔn)確停車。
（2）配料車運行過程中速度可調(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）配料車可遠程和現(xiàn)場操作，自動運行，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)動鼠籠電動機取代繞線式異步電動機串電阻調(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實現(xiàn)系統(tǒng)的緊急、準(zhǔn)確停車。
2.2　本控制方案的優(yōu)點
（1）電動機采用鼠籠電機，環(huán)境適應(yīng)性強，維護簡單，運行可靠;
（2）電動機非動力端帶抱閘，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，電動機采用4.0kW鼠籠式異步電動機。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)中計算機操作站設(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)出對變頻器和運料車電動機報閘的控制信號，用于控制電動機的運行狀態(tài)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，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　配料車主回路圖
　　配料車主回路圖如圖3所示。

圖3　配料車主回路圖

　　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