變頻直流制動(dòng)功能在卸料系統(tǒng)中的應(yīng)用

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1、變頻直流制動(dòng)功能在卸料系統(tǒng)中的應(yīng)用 摘　要：本文討論的是將現(xiàn)有系統(tǒng)的制動(dòng)方式由機(jī)械制動(dòng)改為直流制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)是依靠電磁來(lái)實(shí)現(xiàn)的。有時(shí)由于機(jī)械原因或電的原因，抱閘不動(dòng)作或失靈，從而導(dǎo)致卸料小車(chē)定位不準(zhǔn)，會(huì)產(chǎn)生“溜車(chē)”現(xiàn)象，料偏離料倉(cāng)口而漏出。作者使用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)直流制動(dòng)。通過(guò)參數(shù)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)直流制動(dòng)功能。改為變頻器控制后，小車(chē)定位精確度將大為提高，很大程度上降低料的浪費(fèi)。在一鋼廠，直流制動(dòng)主要運(yùn)用于副原料上料系統(tǒng)和合金上料系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：直流制動(dòng)；MM440變頻器；定位；參數(shù) 0 引言 　　新鋼公司第一煉鋼廠主要承擔(dān)著將鐵水冶煉成鋼水，再將鋼水鑄成鋼坯的任務(wù)。要想

2、煉出好鋼，在冶煉過(guò)程中副原料、合金的投入非常關(guān)鍵。一鋼廠有三座100t轉(zhuǎn)爐，副原料上料系統(tǒng)、合金上料系統(tǒng)均為公用部分，依靠卸料小車(chē)在三座轉(zhuǎn)爐之間往返運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)卸料。為了合理、有效地利用輔料（副原料、合金），減少浪費(fèi)，卸料小車(chē)必須精確地停在每個(gè)料倉(cāng)(料斗)口，這就涉及到小車(chē)定位問(wèn)題。小車(chē)定位問(wèn)題是本文論述的重點(diǎn)問(wèn)題。 1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 　　1.1 副原料上料過(guò)程簡(jiǎn)介 　　一鋼廠轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)所需的副原料由低位料倉(cāng)通過(guò)皮帶運(yùn)到高位料倉(cāng)。當(dāng)然，料并不是直接進(jìn)高位料倉(cāng)的，而是通過(guò)卸料小車(chē)（我們稱(chēng)118卸料小車(chē)）按照需要進(jìn)入到指定的倉(cāng)位。現(xiàn)有的控制方式是通過(guò)接觸器的吸合、斷開(kāi)使電機(jī)得電、失電，同時(shí)控制抱閘的抱緊

3、、松開(kāi)（電磁制動(dòng)或機(jī)械制動(dòng)）。 　　1.2 合金上料過(guò)程簡(jiǎn)介 　　人工將合金裝入料倉(cāng)后，假如2#轉(zhuǎn)爐要用某種合金時(shí)，合金工首先在畫(huà)面上將卸料小車(chē)（3#卸料小車(chē)）開(kāi)往2#轉(zhuǎn)爐，定好位后點(diǎn)擊該合金所對(duì)應(yīng)的倉(cāng)進(jìn)行磅料操作。合金從料倉(cāng)振到運(yùn)轉(zhuǎn)的皮帶后，通過(guò)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)，下到2#轉(zhuǎn)爐料斗（中位料斗），最后進(jìn)入到2#轉(zhuǎn)爐爐體中。小車(chē)行走的控制方式與1.1類(lèi)似。 2 關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題 　　小車(chē)的定位是通過(guò)接觸器的吸合、斷開(kāi)使電機(jī)得電、失電，同時(shí)控制抱閘的抱緊、松開(kāi)（電磁制動(dòng)或機(jī)械制動(dòng)）。機(jī)械制動(dòng)是依靠電磁來(lái)實(shí)現(xiàn)的，有時(shí)由于機(jī)械原因或電的原因，抱閘不動(dòng)作或失靈，從而導(dǎo)致卸料小車(chē)定位不準(zhǔn)，會(huì)產(chǎn)生“溜車(chē)”現(xiàn)象，料偏離料倉(cāng)

4、口而漏出。 　　針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們決定采用一種更有效的制動(dòng)方式，使小車(chē)定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定。為此查找了一些相關(guān)資料。 　　2.1 變頻器制動(dòng)方式介紹 　　變頻器制動(dòng)的基本方法常用的有：能耗制動(dòng)、回饋（再生）制動(dòng)、直流制動(dòng)。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)【1】。 （1） 對(duì)于能耗制動(dòng)方式，電路比較簡(jiǎn)單，對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染，費(fèi)用投入較低，普遍用于較小功率頻繁起制動(dòng)的系統(tǒng)中。但這種方式的不足是，在制動(dòng)過(guò)程中隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降，拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)能也在減少，于是電動(dòng)機(jī)的再生能力和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也在減少。所以在慣性較大的拖動(dòng)系統(tǒng)中，常會(huì)出現(xiàn)在低速時(shí)停不住，而產(chǎn)生“爬行”的現(xiàn)象，從而使停車(chē)時(shí)間延長(zhǎng)或定位的準(zhǔn)確性降低。而且運(yùn)行效率低，能量消耗在電

5、阻上，從節(jié)能及經(jīng)濟(jì)角度來(lái)說(shuō)不好，特別是在頻繁制動(dòng)時(shí)將要消耗大量的能量，而且制動(dòng)電阻的容量將增大，故僅適用于一般負(fù)載的停車(chē)。 （2）對(duì)于回饋（再生）制動(dòng)方式，其優(yōu)點(diǎn)是能四象限運(yùn)行，電能回饋提高了系統(tǒng)的效率。 其缺點(diǎn)是：只有在不易發(fā)生故障的穩(wěn)定電網(wǎng)電壓下(電網(wǎng)電壓波動(dòng)不大于10％)，才可以采用這種回饋制動(dòng)方式；在回饋時(shí)，對(duì)電網(wǎng)有諧波污染；控制復(fù)雜，成本較高。 （3） 對(duì)于直流制動(dòng)方式，其原理是【2】：當(dāng)變頻器處于停止減速狀態(tài)時(shí)，變頻器的輸出雖然已被切斷，但由于負(fù)載的慣性轉(zhuǎn)動(dòng)仍然帶著電機(jī)在轉(zhuǎn)。此時(shí)如果向電機(jī)定子繞組中的任意兩相通入直流電流，就會(huì)產(chǎn)生固定的磁場(chǎng)，只要轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)，這個(gè)磁場(chǎng)就會(huì)在鼠籠轉(zhuǎn)子的

6、導(dǎo)條中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由于轉(zhuǎn)子的電阻非常小，即使是很小的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也可以產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)子電流，從而在導(dǎo)條及轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生很強(qiáng)的制動(dòng)效果，使電機(jī)快速停轉(zhuǎn)。 　　隨著速度的下降，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率也降低，因而轉(zhuǎn)子阻抗也隨著頻率的降低而變化。轉(zhuǎn)子歐姆電阻逐漸占主要地位，從而隨著速度的降低，制動(dòng)效果增強(qiáng)了。發(fā)電狀態(tài)所產(chǎn)生的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩在即將停轉(zhuǎn)的時(shí)候急劇下降，最終在停轉(zhuǎn)后完全中止。這種開(kāi)始平緩而后逐漸增強(qiáng)的制動(dòng)效果，使得它在實(shí)際中適用于幾乎所有的減速制動(dòng)過(guò)程【1】。 　　但這種制動(dòng)方式的制動(dòng)能量以熱損耗的形式消耗在轉(zhuǎn)子繞組中，如果頻繁地長(zhǎng)期使用直流制動(dòng)易引起電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。 　　直流制動(dòng)方式主要應(yīng)用場(chǎng)合：a．需要準(zhǔn)確

7、停車(chē)的場(chǎng)合；b．用于阻止起動(dòng)電動(dòng)機(jī)由于外因引起的不規(guī)則自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，例：風(fēng)機(jī)。 3 小車(chē)控制方式改進(jìn) 　　通過(guò)2.1的介紹，結(jié)合一鋼廠的實(shí)際情況，我們決定利用MM440變頻器的直流制動(dòng)功能來(lái)控制小車(chē)的定位。 　　MM440系列變頻器是西門(mén)子最新一代變頻器。它由微處理器控制，采用IGBT作為功率輸出器件，具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性【3】。 　　要實(shí)現(xiàn)MM440變頻器的直流制動(dòng)功能，在配置MM440變頻器參數(shù)時(shí)要用到以下參數(shù): P1230--使能直流(注入)制動(dòng);　　　　　　　　 P1232--直流制動(dòng)電流;　　 P1236--復(fù)合制動(dòng)電流;　　　　　　　　　　　　 P0347--祛磁時(shí)間;

8、 以下圖1、圖2是停車(chē)直流制動(dòng)過(guò)程示意圖： 圖 1 停車(chē)直流制動(dòng)過(guò)程示意圖I 圖 2 停車(chē)直流制動(dòng)過(guò)程示意圖II 圖中,P1233--直流制動(dòng)的持續(xù)時(shí)間;P1234--直流制動(dòng)的起始頻率;P0347--祛磁時(shí)間 　　直流注入制動(dòng)是向電動(dòng)機(jī)注入直流制動(dòng)電流，使電動(dòng)機(jī)快速制動(dòng)到靜止停車(chē)（施加的電流還使電動(dòng)機(jī)軸保持不變）。發(fā)出直流制動(dòng)信號(hào)時(shí)，變頻器的輸出脈沖被封鎖,并且在電動(dòng)機(jī)充分祛磁后(祛磁時(shí)間是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算出來(lái)的)向電動(dòng)機(jī)注入直流制動(dòng)電流。 　　在持續(xù)時(shí)間內(nèi)即使發(fā)出ON命令,變頻器也不能再起動(dòng)。 　　如果需要在停車(chē)時(shí)使用直流制動(dòng)，需要設(shè)置以下幾個(gè)參數(shù)：

9、1、需要快速調(diào)試完成。這樣就可以計(jì)算出參數(shù)P0347（祛磁時(shí)間，根據(jù)電機(jī)而不同）。 2、要將參數(shù)P1234設(shè)到最大工作頻率P1082以下的開(kāi)始直流制動(dòng)的頻率（例如?10Hz）。 3、需要根據(jù)負(fù)載的情況，設(shè)置直流制動(dòng)電流P1232的百分比（相對(duì)電機(jī)額定電流）。默認(rèn)100%電機(jī)額定電流。 4、設(shè)定參數(shù)P1233（直流制動(dòng)作用的時(shí)間）。 　　有了以上設(shè)定，當(dāng)頻率下降到10Hz時(shí)，有一個(gè)短暫的封鎖脈沖OFF2，時(shí)長(zhǎng)P0347(s)充分祛磁。然后開(kāi)始對(duì)電機(jī)投入直流，電流值由參數(shù)P1232定義。時(shí)間長(zhǎng)度由P1233定義。如果在此期間重新ON，則按圖1，直流制動(dòng)立即結(jié)束，頻率重新上升。如果直流制動(dòng)時(shí)間已到，

10、則按圖2，不管電機(jī)是否停止，直流制動(dòng)電流消失，電機(jī)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)（如果OFF2存在的話）。 　　特別要注意的是：這里說(shuō)的僅僅是對(duì)停車(chē)過(guò)程的直流制動(dòng)。此外，還有一個(gè)直流制動(dòng)的功能，這就是參數(shù)P1230（直流制動(dòng)使能），可以通過(guò)BICO把它連接到端子或Bo。它可以在任何頻率狀態(tài)下，經(jīng)過(guò)祛磁（P0347）投入以P1232定義的直流電流值，使電機(jī)軸保持不動(dòng)。只要這個(gè)信號(hào)不去掉，電機(jī)就不動(dòng)。最大可以達(dá)到電機(jī)的額定力矩的2.5倍。這個(gè)功能有時(shí)在工藝中很有必要。 　　不過(guò)如2.1 (3)所述,在實(shí)際使用中要注意防止電機(jī)過(guò)熱，這點(diǎn)非常重要。 4 意義 　　利用變頻器的直流制動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)后，118卸料小車(chē)的定位情況大為改善。原來(lái)利用機(jī)械抱閘的方式實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，暴露出較多的缺陷。這種方式的改變得到了實(shí)踐的驗(yàn)證和領(lǐng)導(dǎo)的肯定。在以后的工作當(dāng)中，這種方式多次被運(yùn)用，均收到了很好的效果。 參考文獻(xiàn)：　　　　　　　　　　　　　　　　 【1】楊明秦，齊國(guó)政.變頻器的制動(dòng)應(yīng)用分析.機(jī)床電器，2007，34（3）：57-58. 【2】蔣守松，李俊歷.變頻器的幾個(gè)重要功能（三）.能源工程，2000（4）：67. 【3】倪建國(guó).S7-226PLC 與MM440 變頻器在光纜護(hù)套機(jī)中的應(yīng)用.微計(jì)算機(jī)信息，2003,10（19）：67.