干熄焦提升機控制系統(tǒng)的開發(fā)與分析

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】干熄焦提升機控制系統(tǒng)的開發(fā)與分析1.工藝概述

推焦裝置將熾熱的焦炭從焦?fàn)t炭化室中推出，落在焦罐臺車上面的焦罐中。裝滿紅焦的焦罐臺車由電機車牽引至干熄焦裝置前，并與牽引裝置的導(dǎo)軌對正，牽引裝置將焦罐從電機車軌道上移到提升機提升井的中心線上，由焦罐提升機將焦罐提升并送到干熄爐頂，通過爐頂裝入裝置將焦炭裝入干熄爐。在干熄爐中焦炭與惰性氣體開展熱交換，紅焦冷卻至200℃以下，經(jīng)排焦裝置卸至膠帶機上，送到篩焦系統(tǒng)。

提升機在整個過程中主要完成焦罐的提升、橫移、裝入動作，并且在焦炭裝入結(jié)束后將空焦罐送回焦罐臺車上。整個紅焦裝入過程的完成需要多個設(shè)備合作完成，包括APS定位裝置、牽引裝置、提升機、裝入裝置。其中，APS定位裝置完成焦罐臺車的定位功能;牽引裝置將焦罐臺車從電機車軌道牽引至提升井中心線上，或由提升井中心線送回電機車軌道;提升機完成焦罐的提升及橫移走行;裝入裝置是在提升機動作的過程中，打開或關(guān)閉干熄槽頂?shù)臓t蓋和裝焦漏斗，配合提升機完成裝焦動作。

2.控制系統(tǒng)概述

本干熄焦工程提升機部分控制系統(tǒng)采用ABB公司的Freelance2000集散控制系統(tǒng)，變頻裝置使用AB公司產(chǎn)品。提升機提升和走行電機變頻器選用AB公司PowerFlexS2系列變頻器，由于提升機提升電機要長時間工作在發(fā)電狀態(tài)，所以選擇使用具有回饋能力的整流回饋單元RGU對公共直流母線開展供電，逆變部分通過公共直流母線掛在整流回饋單元RGU，實現(xiàn)電動機回饋制動功能?？刂葡到y(tǒng)與變頻裝置之間通過Profibus總線開展通訊。變頻裝置的控制通過端子控制方式，通訊僅作為讀取變頻裝置狀態(tài)的途徑使用。提升機提升走行采用帶速度傳感器的矢量控制模式。對于提升機提升位置、走行位置的檢測通過編碼器完成。本系統(tǒng)位置編碼器使用倍加福編碼器，通過Profibus總線與控制系統(tǒng)連接。

3.變頻裝置

提升機提升、走行電機變頻控制裝置選用AB公司的PowerFlexS2系列逆變裝置，通過公共直流母線掛在整流回饋單元RGU，實現(xiàn)電動機回饋制動功能?？刂葡到y(tǒng)與變頻裝置之間通過Profibus總線開展通訊。RGU為整流回饋單元，其主要功能有：通過控制能量流向，把進線側(cè)3相交流電源轉(zhuǎn)化為規(guī)定的直流母線電壓;通過控制變壓器把進線側(cè)3相交流電源轉(zhuǎn)化為交流115V控制電源。在RGU*率元件采用IGBT。RGU可以工作在3種模式：電動狀態(tài)，控制IGBT導(dǎo)通調(diào)節(jié)電壓和電流，使電流由交流側(cè)流向直流母線側(cè);再生狀態(tài)，控制IGBT導(dǎo)通調(diào)節(jié)電壓和電流，使電流由直流母線側(cè)流向交流側(cè);二極管整流橋模式，RGU不調(diào)節(jié)電壓和電流，功率元件工作在二極管整流橋模式，電流從交流側(cè)流向直流母線側(cè)。PowerFlex700S2變頻裝置是AB公司推出的PowerFlex“7-系列”產(chǎn)品之一。“7-系列”產(chǎn)品有如下特點：功率范圍廣，性能強大;靈活性使復(fù)雜的應(yīng)用簡單化;高度集成，支持多種通訊協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造;優(yōu)化的功率模塊構(gòu)造設(shè)計減小高次協(xié)波，反射牽扯控制干擾;緊湊的設(shè)計節(jié)省安裝空間。并且本系列產(chǎn)品擁有力矩校驗功能，可以使變頻器在位能性負載的提升過程中與機械抱閘動作良好配合，防止出現(xiàn)溜車及電機堵轉(zhuǎn)電流過大的情況，對機械及電氣設(shè)備的使用壽命都有好處。當(dāng)變頻器在提升設(shè)備應(yīng)用力矩校驗功能時，變頻器收到運行命令后，變頻器首先快速建立磁通，輸出轉(zhuǎn)矩，在確認(rèn)輸出轉(zhuǎn)矩存在的情況下，發(fā)出釋放抱閘信號，在停車的過程中，首先使變頻器進入其懸停狀態(tài)，也就是說在變頻器收到停車命令后，變頻器減速到零速并可以在機械抱閘不動作的條件下維持零速的功能，在變頻器進入懸停狀態(tài)后，變頻器輸出控制抱閘閉合，然后撤銷輸出轉(zhuǎn)矩。并且在力矩校驗功能啟用的條件下，變頻器自動啟用以下功能：溜鉤保護、速度偏離保護（失速保護）、輸出缺相保護和編碼器丟失保護。使用力矩校驗功能可以較為簡單的實現(xiàn)變頻器帶電機作為提升設(shè)備的應(yīng)用。

本次100t干熄焦工程提升機變頻器主要采用端子控制方式，通訊功能作為讀取變頻器數(shù)據(jù)使用。走行變頻器預(yù)設(shè)兩檔速度，提升變頻器預(yù)設(shè)三檔速度，根據(jù)不同的階段給出提升和走行的不同速度選擇。變頻器啟動、方向及速度選擇信號由繼電器給出，抱閘控制由變頻器本身完成。提升機提升走行變頻裝置采用帶有速度傳感器的矢量控制方式，速度控制具有良好的精度和穩(wěn)定性。啟動制動性能好，可以在短時間完成零速到額定轉(zhuǎn)速的啟動過程或由額定轉(zhuǎn)速減小到零速的制動過程，減少啟動制動時間，有利于適應(yīng)生產(chǎn)節(jié)奏的要求。

4.控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)使用ABB公司的Freelance2000集散控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)兼具集散控制系統(tǒng)和可編程控制器的優(yōu)點，既擁有良好的人機界面，又具有快速的順序邏輯控制功能。同時，組態(tài)工具應(yīng)用簡單靈活，操作上畫面簡單，思路清晰，便于操作控制，硬件安裝維護方面簡單快捷。Freelance2000集散控制系統(tǒng)可以分成操作級、通訊級、過程級和工程師級，不同的部分有不同的作用。工程師級用于離線或在線組態(tài)及在線調(diào)試;操作級用于操作和觀察、記錄和歸檔、趨勢和報警;通訊級用于工程師級、操作級、過程級之間的數(shù)據(jù)交換和通訊;過程級主要用于完成數(shù)據(jù)的獲取和數(shù)值的處理、以及各種控制功能。集散系統(tǒng)的出現(xiàn)和進一步發(fā)展，主要是微處理器的商品化，以及通訊技術(shù)、計算機技術(shù)和現(xiàn)場控制理論密切結(jié)合的結(jié)果。其中，通訊網(wǎng)絡(luò)是集散系統(tǒng)的重要橋梁，由它把現(xiàn)場控制裝置、操作員站、工程師站等連接成一個完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。Freelance2000集散控制系統(tǒng)包括以下兩層通訊網(wǎng)絡(luò)：系統(tǒng)總線（DiginetS）