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(guò)程為:當(dāng)1#配料倉(cāng)工作完成后，1#配料倉(cāng)底門打開，將配好的物料放入運(yùn)輸車中;待1#配料倉(cāng)倉(cāng)門關(guān)閉后，配料車移動(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)門關(guān)閉后，小車移動(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移動(dòng)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(cāng)下方等待。

　　配料車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)操作安裝在配料車上的操作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)配料車的工藝運(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，停車定位準(zhǔn)確性差，時(shí)間長(zhǎng)，影響生產(chǎn)效率。比較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)配料車的自動(dòng)運(yùn)行和準(zhǔn)確定位停車，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。(歡迎來(lái)電咨詢　 鄭州變頻器　網(wǎng)址：www.79194.cn  電話：0371- 56700815  手機(jī)：15515598858 )

2　配料車拖動(dòng)控制方案的確定

2.1　工藝過(guò)程對(duì)配料車運(yùn)行要求
（1）配料車可以在各料倉(cāng)放料口和混捏鍋進(jìn)料口位置準(zhǔn)確停車。
（2）配料車運(yùn)行過(guò)程中速度可調(diào)，比較大速度0.8m/s,比較小速度0.1m/s,點(diǎn)動(dòng)速度不大于0.5m/s。
（3）配料車運(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）配料車可遠(yuǎn)程和現(xiàn)場(chǎng)操作，自動(dòng)運(yùn)行，且配料車可以根據(jù)工藝要求在任何位置實(shí)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(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(cè)配料車的變速和停車位置。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。
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(shí)現(xiàn)節(jié)能;
（4）利用變頻器的直流制動(dòng)功能，可使配料車停車時(shí)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(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ABB ACS800-01-0009-3;變頻器和抱閘控制接觸器異地安裝。配料車位置檢測(cè)信號(hào)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)控制原理框圖

3.2　系統(tǒng)控制原理框圖如圖2所示。

　　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;位置檢測(cè)元件用于檢測(cè)配料車的當(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　配料車主回路圖
　　配料車主回路圖如圖3所示。

　　根據(jù)工藝要求，配料車變頻器選用型號(hào)為ABB ACS800-01-0009，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(shí)現(xiàn)工藝運(yùn)行要求，詳細(xì)介紹見(jiàn)文獻(xiàn)1。變頻器的啟動(dòng)/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(shí)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(dòng)和手動(dòng)兩種操作運(yùn)行方式，當(dāng)設(shè)備處于檢修或調(diào)試時(shí)，通過(guò)手動(dòng)進(jìn)行操作。當(dāng)系統(tǒng)處于正常生產(chǎn)過(guò)程時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)工藝初始設(shè)定自動(dòng)運(yùn)行。
　　設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，PLC通過(guò)配料車運(yùn)行位置信號(hào)，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(hào)，同時(shí)重車速度1控制節(jié)點(diǎn)DI5閉合，系統(tǒng)沒(méi)有檢測(cè)到異常時(shí)，DI1閉合，配料車低速啟動(dòng)運(yùn)行;當(dāng)配料車運(yùn)行到變速檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，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(diǎn)時(shí)，DI6斷開，DI5閉合，配料車慢速運(yùn)行，以保證配料車停車時(shí)低慣性，易制動(dòng);當(dāng)配料車運(yùn)行到下料口時(shí)，變頻器直流制動(dòng)啟動(dòng)，同時(shí)電動(dòng)機(jī)抱閘動(dòng)作，配料車停車放料?？哲嚪祷剡^(guò)程同重車運(yùn)行過(guò)程。當(dāng)系統(tǒng)或相關(guān)設(shè)備故障時(shí)，PLC輸出停車信號(hào)，變頻器立即封鎖輸出，配料車立即停車。(歡迎來(lái)電咨詢　 鄭州變頻器　網(wǎng)址：www.79194.cn  電話：0371- 56700815  手機(jī)：15515598858 )

4　運(yùn)行效果

　　系統(tǒng)改造完成后，配料車在空載運(yùn)行時(shí)，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(shí)，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位停車;滿載運(yùn)行時(shí)，快速運(yùn)行速度在1.15m/s時(shí)，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(shí)，可準(zhǔn)確定位停車;滿載配料車在啟動(dòng)時(shí)，運(yùn)行平緩，沒(méi)有機(jī)械沖擊情況，滿足工藝要求。
　　通過(guò)配料車驅(qū)動(dòng)方式的改變，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)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(dòng)設(shè)備由于采用了鼠籠電動(dòng)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(zhǎng)，提高了設(shè)備利用率;設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工人的工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。

5　結(jié)束語(yǔ)

（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(guò)采用拖動(dòng)系統(tǒng)的變頻改造，實(shí)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(guò)采用先進(jìn)的檢測(cè)控制技術(shù)和設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯、時(shí)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(dòng)強(qiáng)度，改善工人的作業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。
（3）拖動(dòng)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(dòng)方式的成功改造，實(shí)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(jià)值，特別是設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣場(chǎng)所，變頻調(diào)速技術(shù)更有著廣泛的應(yīng)用前景。