韓明*，劉明超

（1.首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司 設備部，河北唐山，063000；2.唐鋼自動化公司煉鐵事業(yè)部，河北唐山，063000）

MM440系列變頻器在自動葉輪扒焦機上的應用

韓明1*，劉明超2

（1.首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司 設備部，河北唐山，063000；2.唐鋼自動化公司煉鐵事業(yè)部，河北唐山，063000）

自動化技術在各個領域都得到了廣泛的應用，變頻器在電動機控制中的優(yōu)勢也得到了越來越多工廠的認可。Siemens公司MM440系列變頻器在節(jié)能、性能上相比同種產品都有很大的優(yōu)勢。本文著重介紹Siemens公司的MM440系列變頻器在自動葉輪扒焦機中的應用，并簡要闡述其整個自動控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結構、控制方案、變頻器性能及參數(shù)等方面。

變頻器；自動葉輪扒焦機；自動控制；MM440

引言

自動葉輪扒焦機是焦炭生產過程中的重要焦炭輸送裝置之一，運用在熄焦后的涼焦平臺和輸送焦帶之間，用于焦化生產工段和篩焦工段之間的放焦過程，它將焦炭均衡地、連續(xù)通過葉輪旋轉傳送到運輸皮帶，從而有效緩解大量焦炭同時下放對輸料系統(tǒng)的沖擊。自動葉輪扒焦機整套裝置的主要自動化控制系統(tǒng)采用Siemens公司的S7-200系列PLC及MM440系列變頻器，PLC和變頻器相配合實現(xiàn)了整個裝置的扒焦、行走等工藝動作要求并可實現(xiàn)電動機由變頻器驅動的穩(wěn)定連續(xù)運轉。

1 系統(tǒng)結構及控制方案

1.1 硬件、軟件構成

自動葉輪扒焦機系統(tǒng)采用Siemens技術公司研發(fā)的S7-200系列可編程邏輯控制器（以下簡稱 PLC）作為其自動化控制系統(tǒng)的邏輯控制的核心部件，通過PLC硬件實現(xiàn)數(shù)字量和模塊量信號快速輸入響應、內部邏輯運算及輸出命令等一系列動作。整套 PLC系統(tǒng)的核心硬件包括一個 CPU 226 CN模塊，一個數(shù)字量卡件EM223，兩塊模擬量卡件EM231，一塊CP243通訊卡。人機交互界面HMI選用Siemens公司WINCC軟件，HMI遠程監(jiān)視操作員站采用DELL工業(yè)級PC機，安裝在現(xiàn)場控制柜內的CP243通訊卡通過交換機、光電轉換器、光纖、RJ45網線連接至主控室內的HMI遠程監(jiān)視操作員。整套系統(tǒng)硬件結構示意圖如圖1所示。

自動葉輪扒焦機系統(tǒng)的行走、扒焦電機分別由行走、扒焦變頻器來調速，變頻器選用MM440系列變頻器。PLC內部邏輯程序使用 StepT-Micro／WinV4．0編程軟件進行編程，該編程軟件功能強大，具有簡單、易學、高效等優(yōu)點。

1.2 控制方案

本系統(tǒng)分手動模式（Manul-Mode）和自動模式（AUTOMode），控制模式可由現(xiàn)場操作人員于現(xiàn)場控制箱的轉換開關上進行人為的選擇。

（1）手動模式（Manul-Mode）：由操作人員在現(xiàn)場操作面板上控制行走電機的左/右行、伸縮臂桿裝置的伸出/縮回和葉輪裝置的運行/停止等動作，整個設備的運行完全由操作人員進行現(xiàn)場人為控制；

（2）自動模式（AUTO-Mode）：自動葉輪扒焦機系統(tǒng)上電啟動后，PLC系統(tǒng)進行自動運行前的自檢，包括整個設備初始位置（待機位）判斷、變頻器有無故障、系統(tǒng)供電是否正常等，PLC控制系統(tǒng)自動檢測各個涼焦臺料位計上傳到 PLC的料位信號，并根據(jù)程序中設定的數(shù)值進行判斷，若某個位焦臺的料位值大于程序中的設定值，PLC控制系統(tǒng)則認為該焦臺有一定數(shù)量的焦炭，于是 PLC發(fā)出命令驅動自動葉輪扒焦機由待機位高速走行到目標焦臺位置，伸出臂桿裝置將葉輪推入焦臺位置，進行葉輪的扒焦動作，由變頻器控制扒焦電動機，電動機旋轉帶動葉輪將焦臺中的焦炭連續(xù)不斷的導入運到焦皮帶，并由皮帶進行物料傳送，直至該焦臺的物料小于程序設定值，則 PLC發(fā)出命令驅動自動葉輪扒焦機先縮回臂桿裝置，并低速走行返回至待機位；若多個焦臺有焦，則 PLC控制自動葉輪扒焦機按就近原則依次執(zhí)行走行、扒焦命令。

為了確保焦炭放焦、運焦作業(yè)過程中不會被自動葉輪扒焦機故障而中斷，該工段使用了兩臺自動葉輪扒焦機。當正在運行自動葉輪扒焦機發(fā)生故障時不能正常執(zhí)行動作時，只需要將其返回到待機位置，立即啟動另一臺設備即可以實現(xiàn)不間斷的生產。

2 變頻器性能及參數(shù)

2.1 變頻器性能

MM440變頻器可通過簡便的接線和參數(shù)設置，既可用于單機電動機的驅動也可根據(jù)需要集成到整體的自動化控制系統(tǒng)之中并作為控制系統(tǒng)的一部分和 PLC或 DCS進行信號交互，MM440型標準矢量型變頻器的內部保護功能同時為變頻器和變頻器驅動的電動機提供了良好的保護，同時也延長了設備的壽命降低了備品消耗。

自動葉輪扒焦機系統(tǒng)的變頻器接收來自 PLC的控制信號，如行車命令信號（左行、右行）、速度命令信號（高速、低速）及故障復位信號等，變頻器把電流信號（標準0～20mA電流）及故障信號（變頻器綜合故障報警）反饋給PLC，所有信號均采用信號線的方式進行傳遞，變頻器輸入信號采用PNP接線方式（接線端子號為 DIN1～DIN5），即高電平有效。自動葉輪扒焦機系統(tǒng)的行走、扒焦電機分別由行走、扒焦變頻器來調速，行走變頻器選用440-2UD31型，扒焦變頻器選用440-2UD35型。

行走變頻器接線示意圖如圖2所示。

圖2 行走變頻器接線示意圖

2.2 矢量控制方式

自動葉輪扒焦機系統(tǒng)采用無傳感器反饋的矢量控制方式，這種控制模式具有類似于閉環(huán)回路控制的優(yōu)良性能，雖然降低了成本省去了位置或是速度傳感器元件，但在控制效果和性能上又比傳統(tǒng)的速度控制有很大的提升。MM440系列變頻器內部設有電動機基礎參數(shù)自動判斷檢測并且自主適應功能，同時可通過變頻自檢辨別出來的電機基礎參數(shù)來自動調整其他有關電機控制參數(shù)，這一功能大大減小了變頻器基礎參數(shù)的人工設定，技術人員只需要核對部分電動機的基礎參數(shù)就可以完成以前繁多的參數(shù)輸入。

變頻器矢量控制大大地改善了交流電動機的轉矩控制特性。矢量控制在特殊的負載狀態(tài)或轉矩要求情況下，加入電動機的電流與電動的磁通相作用，從而得到相應的轉矩。矢量控制在實際應用中的優(yōu)點：

教師的主要任務是資源開發(fā)，錄制視頻、整理在線測試題或思考題、設計課前導學案作為學生自主學習的向導等，并將這些教學資源發(fā)布于網絡教學平臺。

（1）負載和設定值變化時可以穩(wěn)定運行；

（2）設定值變化時達到穩(wěn)態(tài)的過渡時間短；

（3）負載變化時達到穩(wěn)態(tài)的過渡時間短；

（4）可以在最大可調轉矩的負載下加速和制動；

（5）在電動狀態(tài)和再生制動狀態(tài)下，利用可調整的轉矩限幅功能，使電動機和被驅動的負載得到保護；

（7）在零速時仍然可以保持全轉矩輸出；

2.3 保護的特征

（1）過電壓/欠電壓保護；

（2）變頻器過熱保護；

（3）接地故障保護；

（4）短路保護；

（5）電機過熱保護；

（6）電機失步保護；

（7）電機鎖定保護；

（8）參數(shù)連鎖；

2.4 變頻器參數(shù)

該MM440型變頻器配置了人機交互界面，即助手型控制盤。助手型控制盤內置了幫助功能用來指導用戶。

助手型控制盤內置了幫助功能用來指導技術人員或是維護人員進行參數(shù)設定，包括可用于故障記錄器的時鐘功能，通過控制盤啟動/停止變頻器，該控制盤還可以復制備份或下載參數(shù)到另一個變頻器中。助手型控制盤的大屏幕顯示屏和簡潔的按鍵使變頻器的參數(shù)界面操作十分容易。自動葉輪扒焦機的行走變頻器主要參數(shù)如下表1所示。

表1 行走變頻器主要參數(shù)

3 結束語

MM440變頻器性能穩(wěn)定，控制精度高，故障率低，可靠性高，維護方便，滿足自動葉輪扒焦機系統(tǒng)的控制要求。自動葉輪扒焦機系統(tǒng)采用變頻器控制電動機，節(jié)省了電力、后期維護也比較容易，反映了西門子MM440的可靠性及其在節(jié)能方面的優(yōu)勢。

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Application of MM440 Series Inverter in Automatic Impeller Coke Cleaning Machine

HAN Ming1*,LIU Mingchao2
(1.Shougang Jingtang Iron & Steel Co.,Ltd. Equipment Department,Hebei Tangshan,063000,China;2. Iron and Steel Company,Tangshan Iron &Steel Company,Hebei Tangshan,063000,China)

Automation technology has been widely used in various fields,and the advantages of inverter in motor control have also been recognized by more and more factories. Siemens company MM440 series inverter in energy saving,performance compared to the same product has great advantages.This paper introduces the application of MM440 series Siemens inverter in the automatic impeller coke cleaning machine,and briefly expounds the system structure,control scheme,inverter performance and parameters of the whole automatic control system.

frequency converter; automatic impeller coke cleaning machine; automatic control; MM440

TN773

B

1672-9129(2017)06-0053-03

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.06.018

韓明,劉明超. MM440系列變頻器在自動葉輪扒焦機上的應用[J]. 數(shù)碼設計,2017,6(6)： 53-54.

Cite：HAN Ming,LIU Mingchao. Application of MM440 Series Inverter in Automatic Impeller Coke Cleaning Machine[J]. Peak Data Science,2017,6(6)： 53-54.

2017-02-07；

2017-03-15。

韓明(1979-)，男，漢族，河北省唐山市，本科，工程師，從事自動化設備管理工作。劉明超(1979-)，女，漢族，河北省唐山市，本科，工程師，從事現(xiàn)場自動化設備運行維護工作。

Email：h_ming@sgjtsteel.com