湘鋼干熄焦電機車電氣自動控制系統

趙長勝

湘鋼檢修公司，湖南湘潭 411101

湘鋼干熄焦電機車電氣自動控制系統

趙長勝

湘鋼檢修公司，湖南湘潭 411101

主要論述干法熄焦電機車電氣自動控制系統的特點及硬件配置與系統軟件

干熄焦；電機車；電氣控制系統

1、概述

湘鋼焦化廠有三座干熄焦兩種型號電機車，其自動控制系統原理相近，本文著重介紹二煉焦電機車自動控制系統。電機車是干熄焦裝置的主要設備之一，它運行在焦爐焦側的熄焦車軌道上。拖動空焦罐于焦爐攔焦車導焦柵處，控制圓形焦罐的旋轉動作接取紅焦，送至提升機，然后載空焦罐返回攔焦車，由于焦爐攔焦車與提升機之間距離較遠，焦爐生產工藝要求電機車運行過程中有較高的速度且平穩，需要有較寬的調速范圍，要有低速對位，又要準確定位，生產工藝的需要確定了電機車自動化控制系統的性能。

2、系統組成

電機車控制系統主要由拖動焦罐車走行的電機和焦罐旋轉的電機，調速用的變頻器，控制用的可編程控制器，測量焦罐車行走位移和焦罐旋轉角度的絕對型編碼器，安裝在電機軸上的增量型編碼器五部分組成，其絕對型編碼器與變頻調速器通過數據總線與可編程控制器連接，絕對型編碼器將檢測到的焦罐車行走的位移信號和焦罐旋轉角度信號通過數據總線輸入可編程控制器，可編程控制器輸出的行走控制信號和旋轉控制信號通過數據總線傳送到相應的變頻器，相應的變頻器再分別驅動焦罐車行走電動機和焦罐旋轉的電動機及制動單元，而增量型編碼器將電動機旋轉速度信號反饋給變頻器，構成速度閉環控制回路，控制系統組成如圖1所示。

圖1 控制系統組成框圖

3、控制系統

3.1 電機車傳動

由于電機車滿載時整個牽引重量高達200多噸，且存在頻繁地啟動、加速、減速、制動和定位過程，因此為了提高系統性能，減少發熱量，傳動系統為兩臺變頻器各帶一套制動單元。

（1）變頻器

變頻器功能是將三相交流電按“交—直—交”變換成符號控制要求的三相交流電送入電機。由于電機車的定位精度很高，因此選用的逆變單元為全矢量型，在采用編碼器作測速裝置構成速度閉環后，速度精度可達0.003%。

變頻器的控制由PLC通過Profibus—DP網絡實現。采用該控制方法的優點是所有的操作、控制信號均送入PLC，逆變單元的控制端幾乎無接線，因此可靠性高。同時由于逆變單元的參數均送入P LC，編程、控制都極為靈活方便。

電機車走行單元使用LG變頻調速裝置，變頻器型號為SV160IH-4U CT,規格為400V160KW，1臺變頻器同時驅動2臺牽引75KW電機，即：1拖2形式，配有制動電阻。

（2）制動單元

制動單元的主要功能是在電機車減速、制動等狀態下，將減速過程中釋放的動能轉變為電能，以發熱的方式在電阻上消耗掉。工作原理為制動單元與變頻器的直流母線相連，當在減速、制動狀態，電機發出的能量使得直流母線的電壓上升，此時制動單元將制動電阻接入直流母線并控制直流母線的電壓下降到正常數值，保證制動迅速、均勻。

（3）位置控制

位置控制是采用位置檢測開關+編碼器+電磁抱閘，這種方法定位精度高。電機車減速運行的距離誤差和電磁抱閘動作時間誤差，而采用編碼器后前一個誤差就可忽略不計了。

定位的大致過程如下：電機車以一個較低的速度到達位置開關后，繼續減速，同時編碼器測量行走長度，當編碼器測量行走長度到達設定值后，機車抱閘停車。接近開關檢測對位是否準確，如對位不準確則采用APS系統保證對位準確。經實際調試，在不采用APS系統情況下，系統對位基本達到±10mm精度。

3.2 旋轉焦罐傳動

旋轉焦罐傳動系統與電機車傳動相似旋轉焦罐單元使用LG變頻調速裝置，變頻器型號為SV160IH-4U CT, 規格為400V160KW，1臺變頻器同時驅動2臺牽引75KW電機 即1拖2形式，配有制動電阻。其減速、定位過程都一樣，但旋轉焦罐的定位檢測是由絕對值編碼器提供信號。當操作人員發出焦罐旋轉停止指令后，控制系統讀取焦罐當前的角度位置，當焦罐位置進入減速后，變頻器控制電機按指定速率直至到達停止位置，同時速度接近零速抱閘停車。為防止絕對值碼盤失效時系統誤動作，采用接近開關對停止位置做雙重確認， 并以接近開關確認為準。

3.3 PLC控制

根據系統I/O點的統計結果，并考慮一定的備用余量，I/O模塊13塊，變頻器的控制通過Profibus—DP網絡，PLC控制系統主要功能作用如下：

（1）現場各種信號的處理，如位置檢測開關，限位開關，絕對值編碼器等。

（2）通過Profibus—DP對二臺變頻器進行控制，完成定位功能。

（3）對操作臺上的觸摸屏指令信號和主令控制器操作信號進行處理。

（4）對電機車內的其他電氣進行控制。

（5）緊急狀況處理

根據電機車主要操作為單元自動，當PC發生故障或單元失敗時，要立刻切換到手動操作，改為手動繼續進行，使設備復位避免設備損壞。

4、結束語

干熄焦電機車自動控制系統采用的交流變頻器調速設備與P LC控制設備及Profibus—DP網絡控制方式對PLC遠程站、變頻器、編碼器等設備進行控制，其自動控制系統可靠性高，擴展方便，對位控制采用的絕對值編碼器，定位準確精度高完好地滿足了干熄焦的工藝要求。

[1]廖長初主編.可編程序控制器的編程方法與工程應用.重慶大學出版社.2003

[2]唐修波.變頻技術及應用.高等教育出版社

趙長勝 男 出生1963.12.28 華菱湘鋼檢修中心焦化工區從事電氣專業工作 職稱 電氣工程師。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.097