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配料控制是燒結工藝的第1步，它決定著燒結礦的產(chǎn)品性能及技術指標。隨著計算機工業(yè)應用的普及，各廠普遍采用電子秤和PLC控制技術，實現(xiàn)了皮帶上料和配料的自動化。皮帶配料控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構，傳統(tǒng)上采用滑差電機調(diào)速控制與皮帶電子秤連接，可以接收4~20mA信號，對控制電機進行大范圍的無級調(diào)速，手/自動之間是無擾動切換。由于工業(yè)現(xiàn)場粉塵大，料粒不穩(wěn)，料的濕度不勻，當調(diào)節(jié)范圍較小，低速運行時，滑差電機轉速波動大，調(diào)節(jié)效果不好，容易發(fā)熱，損壞電機。另外，滑差電機價格較高，維修工作量大，更換不方便，無法滿足現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的節(jié)奏，逐漸被變頻調(diào)速電機取代。針對上述問題，山西新臨鋼燒結廠于2001年1月對配料系統(tǒng)執(zhí)行機構進行改造，用變頻器代替了滑差調(diào)速。在改造過程中，出現(xiàn)過不少問題，調(diào)速穩(wěn)定性達不到要求，經(jīng)過一個月觀察、分析，找出原因，問題得到解決。

2自動配料系統(tǒng)的組成

改造后的配料控制系統(tǒng)以單個圓盤組成一個閉環(huán)回路，如圖1所示。

臨鋼燒結廠配料系統(tǒng)共12個圓盤，這樣就有12個如圖1的單回路儀表控制系統(tǒng)。多臺儀表配料秤與計算機通過RS-485通訊，完成料種料量的分類設定與采集，匯總各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)一操作指揮，實現(xiàn)了配料系統(tǒng)的自動化。過去的執(zhí)行機構如圖2所示。

具體改造步驟為:將滑差調(diào)速控制器更換為變頻器;調(diào)速電機由滑差電機改為三相異步電機;改進現(xiàn)場操作箱控制原理，實現(xiàn)變頻器手/自動切換。

我廠選用的變頻器是西門子MMV變頻器，變頻器外部接線如圖3。

圖3中幾個接口功能簡單說明如下:(5、6、7、16、等接口的功能，可通過對變頻器設定參數(shù)來定義)

5-開機信號＞+10V時有效控制;

6-自動工作信號＞+10V時有效，

＜+10V時手動調(diào)節(jié)有效;

7-復位信號＞+10V↑上升沿時有效;

16-停機信號＜+10V時有效。

3改造中應注意的問題

(1)首先應確保變頻器工作現(xiàn)場干擾小，這是變頻器穩(wěn)定工作的前提。常見措施有:

敷設線纜需屏蔽措施，與強電線路保持一定距離，且不同槽，避免諧波信號和電磁干擾;

控制接地措施要好,當廠區(qū)電氣接地網(wǎng)阻小于4Ω時機殼可接至廠區(qū)電器專業(yè)接地網(wǎng)，否則獨立接地。

屏蔽接地應設置單獨接地系統(tǒng)。

(2)變頻器外圍線路要有良好措施，這是變頻器穩(wěn)定工作的保障。具體如下:

A)變頻器類型自選，其中可設定參數(shù)的接口要與接線圖對應。

B)變頻器開機及手/自動切換時應有濾波電容。如圖3中電容C1、C2大約為0.47μF，起交流濾波作用，有效降低了電源系統(tǒng)干擾。我廠改造時，加與不加濾波電容效果明顯不同。

C)開機時，R、C回路充放電造成瞬間滯后，可確保變頻器復位信號優(yōu)先于開機信號，使變頻器能正常啟動和穩(wěn)定工作。

D)儀表輸出的PID信號應調(diào)整為4~20mA，且與變頻器隔離，防止0~10mA時容易出現(xiàn)的零點漂移。

E)現(xiàn)場操作箱中的手/自動開關及繼電器選型要可靠，保護措施要好，因現(xiàn)場環(huán)境惡劣，粉塵大，溫度高，容易造成系統(tǒng)控制瞬間暫停。

(3)適當選擇變頻器控制方式，這是提高變頻器工作效率的關鍵。

我廠選擇矢量控制方式。

變頻器一般有四種控制模式可選:線性電壓/頻率方式、磁通電流控制(FCC)，平方電壓/頻率關系，矢量控制。

變頻器能否穩(wěn)定工作是調(diào)試的重點也是難點，我廠選用的變頻器是西門子MMV變頻器，為得到最好的動態(tài)調(diào)速性能，將原出廠調(diào)試的轉差率調(diào)速方式改為免測速矢量控制方式。

配料秤每秒掃描一次現(xiàn)場傳感器送回的稱量數(shù)據(jù)，并且根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算出新的PID控制信號發(fā)給調(diào)速系統(tǒng)，所以系統(tǒng)始終處于動態(tài)工作過程。轉差率調(diào)速方式雖然能夠維持磁通和轉矩恒定，但他基本關系是從穩(wěn)態(tài)機械特性推導出來，動態(tài)轉矩仍未得到控制。原料中存在大塊物料是難免的，大塊物料的卡阻會形成突加負載，而且落在皮帶秤上會引起傳感器的信號波動。如果能在負載突加時，迅速將電磁轉矩提上來，即可獲得較快的恢復時間和較小的動態(tài)速降，調(diào)速的動態(tài)性能歸根結底是對電磁轉矩的調(diào)整。在直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流、轉速雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可在四象限中對動態(tài)性能進行精確控制，矢量控制的基本思路是按照同樣旋轉磁場這一等效原則建立起來的，可以在三相異步電機上模擬直流電機的控制規(guī)律，實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)速。實踐證明，這種控制方式非常適合燒結廠配料的工藝要求。當選擇測速矢量控制方式時，定于電阻測量功能置位，變頻器第一次運行時，將自動測定電機的定子電阻，并根據(jù)參數(shù)表中的電機銘牌數(shù)據(jù)計算電機常數(shù)，從而模擬直流電機的控制規(guī)律，與三相異步電機實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)速。

特殊情況下單臺燒結機生產(chǎn)時，上料量較低，需要電機在10Hz以內(nèi)的頻率下穩(wěn)定工作，對控制系統(tǒng)的低速特性提出了較高的要求。矢量控制的另一個優(yōu)點是可以在低頻工作時保持恒轉矩，既改善了系統(tǒng)的低速特性，又擴大了調(diào)速范圍。改造后，電機可以在3Hz-50Hz之間穩(wěn)定運行，完全滿足生產(chǎn)需求。

4運行效果

此次改造，經(jīng)過短期調(diào)試，很快達到了預期目的，取得明顯的經(jīng)濟效益。

(1)改善了系統(tǒng)的低速特性，擴大了調(diào)速范圍。電機可以在3Hz-50Hz之間穩(wěn)定運行。

(2)改造至今，園盤電機的故障率降為零，減少了維修費用，提高了生產(chǎn)作業(yè)率。

(3)閉環(huán)響應時間明顯加快，配比精度由原來的誤差±3.5%提高到±0.75%，。

(4)用普通電機替換滑差電機，降低了設備成本，提高了維護效率。

(5)配料數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，為后來分廠聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)管控一體化，打下堅實基礎。

參考文獻

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