關(guān)鍵詞：MM440變頻器，矢量控制，增量編碼器
　　一、高爐探尺工藝流程
　　在冶金行業(yè)煉鐵生產(chǎn)中，探尺作為高爐的眼睛，起著非常重要的作用，它既為高爐操作者提供準(zhǔn)確的料線依據(jù)，同時(shí)也是爐頂上料系統(tǒng)工作開始地指令發(fā)出者。高爐探尺是用來檢測(cè)跟蹤高爐內(nèi)礦石與焦碳等物料的料面位置，控制礦石與焦碳等物料向爐內(nèi)的上料過程。當(dāng)探尺檢測(cè)爐內(nèi)的物料下放到設(shè)定的料面時(shí)，探尺自動(dòng)提升到頂部，礦石與焦碳等物料依據(jù)工藝設(shè)定值向高爐爐內(nèi)上料。上料完成后，探尺自頂部按一定的速度開始自動(dòng)放尺，下放到爐內(nèi)物料的料面后，探尺被物料支撐，速度減至為零，隨后跟隨物料下放，直到再次檢測(cè)到爐內(nèi)的物料下放到設(shè)定的料面時(shí)，探尺自動(dòng)提升。如此循環(huán)往復(fù)，使探尺穩(wěn)定在一個(gè)料面高度。
　　二、傳統(tǒng)探尺的弊端
　　1、放尺不暢，經(jīng)常手動(dòng)干預(yù)；2、放尺時(shí)易松繩，亂繩，倒錘，燒錘；3、不能很好地跟蹤料面，影響爐內(nèi)布料，從而影響高爐生產(chǎn)；4、更換重錘及電機(jī)時(shí)，調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)重錘重量有嚴(yán)格限制；5、需經(jīng)常維護(hù)且維修工作量大。
　　三、我公司開發(fā)的新型交流探尺的優(yōu)點(diǎn)
　　1、克服了傳統(tǒng)探尺的弊端，放尺過程均勻順暢并且能可靠地“浮尺”跟蹤料面。2、探尺能可靠地快速提升，平穩(wěn)停車或準(zhǔn)確的快速停車。3、調(diào)試簡(jiǎn)捷，根據(jù)重錘重量設(shè)定力矩大小，具有較寬的調(diào)整范圍。120Kg重錘時(shí)力矩輸出45%。4、使用附加轉(zhuǎn)矩功能或加速度預(yù)控功能，提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。5、日常維修成本及工作量少。6、對(duì)傳統(tǒng)探尺容易進(jìn)行在線式改造和系統(tǒng)優(yōu)化。7、使用自由功能塊組態(tài)出飛車或降落保護(hù)功能。
　　四、高爐交流探尺矢量變頻控制原理
　　變頻器工作在速度矢量控制及轉(zhuǎn)矩矢量控制方式下，選擇帶編碼器反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，因此在電機(jī)軸端安裝增量式編碼器作為速度檢測(cè)元件。減速機(jī)軸端安裝多圈絕對(duì)值碼盤，信號(hào)經(jīng)通訊總線進(jìn)智能主令PLC，由其讀出探尺的高度，作為檢測(cè)值及探尺的操作信號(hào)。變頻器接受主PLC的信號(hào)，主PLC給變頻器提尺信號(hào)、放尺信號(hào)；變頻器給主PLC準(zhǔn)備好信號(hào)及故障信號(hào)。變頻器與主PLC間的這些開關(guān)量信號(hào)由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接。
　　當(dāng)要求探尺下放時(shí)，由主PLC送出“放尺”信號(hào)，由變頻器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)放尺并保持下放速度不超過限制值，在探尺降落到料面時(shí)保持電機(jī)仍有一定提尺力矩，使重錘保持直立姿勢(shì)。探尺下放的動(dòng)能由制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元消耗掉。
　　當(dāng)要求探尺提升時(shí)，由主PLC送出“提尺”信號(hào)，由變頻器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)提尺并保持提升速度不超過限制值。當(dāng)主PLC檢測(cè)到探尺在頂部時(shí)，自動(dòng)停車并投入抱閘。
　　五、技術(shù)方案
　　1、控制機(jī)理：使用閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)，提尺時(shí)，選擇速度矢量控制，電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，一象限運(yùn)行；放尺和浮尺時(shí)，選擇轉(zhuǎn)矩矢量控制，電機(jī)工作在再生發(fā)電狀態(tài)狀態(tài)，使能能耗制動(dòng)，四象限運(yùn)行。
　　2、硬件配置：MM440變頻器，制動(dòng)電阻，編碼器模塊，BOP,編碼器，交流電機(jī)。
　　3、參數(shù)配置及軟件組態(tài)：主要參數(shù)配置：
　　P0700=2，外部端子控制；P1000=3，固定頻率；P1300=21，速度矢量控制；P1500=0，無轉(zhuǎn)矩設(shè)定值源；P0701=99，探尺BICO；P0702=99，放尺BICO；
　　P0706=3，快速停車；P1501主從切換；P1503轉(zhuǎn)矩設(shè)定值源。
　　P1511附加轉(zhuǎn)矩設(shè)定值源；
　　4、飛車保護(hù)組態(tài)圖：
　　
　　飛車保護(hù)組態(tài)圖-1
　　P2800=1；P2801.3=2OR1；P2801.9=1NOT1；P2802.6=3SUB1；P2802.12=2CMP1；P2816.0=53.4；P2816.1=2886；P2828=2817；OR1
　　P2873.0=63；P2873.1=61SUB1P2885.0=2874；P2885.1=2889CMP1
　　P2889=7%；P2106.0=2829
　　5、矢量控制：

　　控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2
　　主（速度控制）和從（轉(zhuǎn)矩控制）之間切換

　　主從控制圖-3
　　首先讓變頻器作V/F運(yùn)轉(zhuǎn)，確認(rèn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)及編碼器反饋的準(zhǔn)確性。其次，進(jìn)行變頻器快速調(diào)試，電機(jī)靜態(tài)識(shí)別，動(dòng)態(tài)優(yōu)化。最后，進(jìn)行功能調(diào)試。
　　MM440是西門子公司生產(chǎn)的通用型矢量變頻器，它性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，功能齊全。安裝了編碼器模板的通用型MM440變頻器可以構(gòu)成閉環(huán)速度反饋控制系統(tǒng)，MM440采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管（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，采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù)，可使電機(jī)在低噪聲下運(yùn)行，系統(tǒng)更加平穩(wěn)。全面完善的保護(hù)功能為系統(tǒng)提供了良好的保護(hù)性能，高性能的矢量控制技術(shù)，有多種控制方式靈活選用，適用不同的領(lǐng)域。具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和超強(qiáng)的過載能力。眾多的自由功能模塊通過BICO（二進(jìn)制互聯(lián)連接）組成了大量資源供用戶使用，從而完成復(fù)雜的多種控制。MM440具有區(qū)別一般通用變頻器的自由功能塊BICO技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)靈活的組態(tài)設(shè)計(jì)，完成工藝復(fù)雜的控制要求。這種控制方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）零速時(shí)仍然具有額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載能力；（2）速度控制的精度高；（3）速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能快。（4）可搭載失速保護(hù)。
　　由于探尺是位能性負(fù)載，其下放的動(dòng)能不能通過變頻器回饋給交流電源，需要外加制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元消耗能量。同時(shí)為滿足較高的轉(zhuǎn)速精度和良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，以及調(diào)速范圍寬廣和低轉(zhuǎn)速時(shí)保持一定精度的提升力矩，需要一臺(tái)增量編碼器，以構(gòu)成速度閉環(huán)控制系統(tǒng)。
　　六、性價(jià)比
　　1、使用6RA70直流調(diào)速器的直流探尺，直流電動(dòng)機(jī)價(jià)格昂貴，日常維修量大，維修成本高；2、使用6SE70變頻器的交流探尺的性價(jià)比相對(duì)較高；3、使用MM440變頻器的性價(jià)比最優(yōu)，且調(diào)試簡(jiǎn)捷方便，對(duì)用戶使用方便。4、具有節(jié)能功效。6RA70直流調(diào)速器=5Kw(12.3A)；6SE70變頻器=4Kw;M440變頻器=2.2kw。
　　 
　　速度矢量控制圖-4           論文網(wǎng)