卷扬机电控系统变频技术的优化研究

实验研究
1 卷扬机电控系统变频技术的工作原理
卷扬机是石灰竖窑的主要设备之一，三钢矿山利用大修契机，根据生产工艺要求，对其控制系统进行优化。

卷扬机带动单斗小车在S形轨道上的运动分为：起动、加速、稳定运行、减速、倾翻和制动六个阶段，在整个过程中包括两次加速和两次减速，单斗小车到顶后倒料时间约10S，料倒干净下降到底为一个周期，上料周期需根据窑况及产量进行调整。

单斗小车的运行模式由智能主令控制器和PLC来控制，运行速度由变频器调节。

控制方案：
系统采用单斗小车载料方式，其控制过程为：当单斗小车下降到底部后，称量斗料门打开，将已称好的原料倒入单斗小车之中，称量斗料门关闭后，PLC发出指令给单斗小车，单斗小车开始上升，其运行过程为慢-快-慢，实现单斗小车的上升和下降。

变速点由智能主令控制器控制，变频器按多步速度运行来完成。

因此智能主令控制器在控制单斗小车上升和下降过程中有6个关键控制点：上加速、上减速、上到位、和下加速、下减速、下到位。

单斗小车在运行过程中PLC程序须设置以下几个条件变量：单斗小车上升信号、单斗小车停止信号、单斗小车机械部分无故障信号、变频器无故障；上过卷限位未动作、钢丝绳防松限位未动作、手动事故开关未动作、小车到底等待信号正常。

主控操作台上设有自动上料按钮，当卷扬机工作时，如果PLC接受到的条件都满足，按下自动上料按钮，单斗小车才能上升，在整个运行过程中，PLC不断接收信号并在画面上显现单斗小车的位移量。

变频控制系统，通过设定启动频率，低速运行段、高速运行段等多点速度（具体何时变速由智能主令控制器发出）。

变频器运行的条件是接到上升、下降命令，此命令由PLC 根据运行约束条件输出上升、下降点来控制。

上述条件具备后，变频器就输出可变频率的电源，电机随之平滑、无级调速运转，如果运行中出现过载、过流、欠压等运行约束条件，变频器便会跳闸，切断控制回路，使卷扬机停止工作，同时变频器操作面板上显示相应的故障信息。

为了保证单斗小车上料周期，提高产量，减少卷扬机故障。

单斗小车在上升或下降过程中，运行状态分成加速段、恒速段、减速段三个阶段。

其中上加速、上减速、下加速、下减速4个变速点是通过智能主令控制器发出信号给变频器，来实现低速—高速—低速的变换[1]。

工作原理图如图1所示。

2 卷扬机变频系统的调试
■2.1 变频器调试
测试整流电路时，找到变频器直流电源的P端和N端，将万用表调到电阻X10档，红表棒接到P，黑表棒分别接到R、S、T，应该有大约几十欧或几百欧的阻值，且基本平衡。

相反将黑表棒接到P端，红表棒依次接到R、S、T，有一个接近于无穷大的阻值。

将红表棒接到N端，重复以上步骤，都应得到相同结果。

测试逆变电路时，将红表棒接到P端，黑表棒分别接U、V、W上，应该有几十欧的阻值，且各相阻值基本相同，反相应该为无穷大。

将黑表棒接到N端，重复以上步骤应得到相同结果，测量完后，对照图纸检查一次、二次接线是否正确，变频器才能上电进行参数设置，包括：电机参数、加减速时间、输入输出端子功能、多步速度，停车方式等。

■2.2 智能主令控制器调试
首先应检查其接线是否正确，传感器箱与卷扬机卷筒的弹性联轴器连接可靠。

接通智能主令控制器电源，检查PLC 是否能够带电工作，并对触摸屏所显示的内容进行查看，检查其是否处于正常的状态。

若上电之后触摸屏无反应，那就需要对触摸屏的电源接线进行排查。

在触摸屏接通电源后，如若发现触摸屏在数据显示的地方呈现了####，就需要对触摸屏与PLC通讯电缆连接处是否松动进行检查。

触摸屏显示的信息处于正常的状态，就可进行参数设置，主要包括上限位、上超限位、下限位、下超限位、上加速、上减速、下加速、下减速、正反转。

正反转主要是指因为卷扬机安装的位置与编码传感器箱不一致，进而使得单斗小车在上行时所显示的码值呈现出
卷扬机电控系统变频技术的优化研究
刘先进
（福建省三钢（集团）矿山开发公司，福建三明，365000）
摘要：随着我国经济水平的不断提升，我国工业生产能力也有了长足的进步，其中占据着重要位置的卷扬机，其良好的运转效果直接影响着工业生产的收益。

要想确保其能够正常运行，就需要用到最为关键的电控系统变频技术，但当前的电控系统变频技术或多或少的还存在着一定缺陷，需要对其进行优化与改进。

本文就卷扬机电控系统变频技术的优化进行探讨，以供参考。

关键词：卷扬机电控系统；变频技术；优化
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减少的状态，与实际码值不符。

变频器和智能主令控制器参数设置好后，卷扬机方可进行上升和下降操作，再依据实际情况进行参数的修改和限位值的调整。

3 卷扬机电控系统变频技术优化后的作用■3.1 能够进行能耗、直流制动
优化卷扬机电控系统变频技术，不但能够单独运用能耗制动单元，还能够将其能量回馈单元协同运用。

当操作台对卷扬机的运转提出了“上升”或者“下降”的指令后，如若未能提出“松闸”的信号，那么变频器就会在电动机上添加一个直流制动转矩，保证将制动闸松开过后重车能够维持稳定。

当提出了“松闸”指令后，变频器能够接收到这个指令，制动油泵就会被开启，且重车停放在轨道中部时，变频器的速度就由高速慢慢地降至低谷，接着所添加的直流制动信号就会让卷扬机停止工作。

但机械制动产生作用之后，主控制中心就会解除直流制动指令，让重车通过机械抱闸来稳定停放在中部[2]。

在进行启动时，主控制中心首先对电动机添加一个直流制动指令，在检测到机械抱闸属于开放状态时，就会将这个直流制动指令进行解除，并添加上启动电压，使卷扬机处于正常运转状态。

在这个过程中，变频器始终在对机械抱闸是否打开进行监控，一旦机械抱闸被打开，就会立即对电动机提出直流制动指令，从而有效地防止“溜钩”现象的出现。

■3.2 能够进行多段速的运转
在进行优化后的卷扬机变频电控系统，能够自如地切换各速度段的对应频率，以此来对各种不同工况运转需求进行满足。

为了能够让运转过程中的机械冲击带来最小化的影响，在启动与停止变频器时，必须要保证连续的加速度，使得运转与速度曲线呈现出平滑状态。

当单斗小车运转到顶部或底部时，必须要保证较慢的运转速度，以此来避免“松绳”现象的出现。

不同频率下运转的变频器便能够很好地解决这一问题[3]。

在变频器内部，设置了多个不同的速度时段，以此来满足控制系统对卷扬机不同运转速度的需求。

因为优化后的系统中，单斗小车位于不同的位置，分别对应不同的直流控制电压，以不同的运转频率进行工作，能够有效地控制运转速度，使得卷扬机能够在不同时段中顺利运转。

■3.3 能够进行自动减速、斜坡停车
当变频器接收到来自智能主令控制器给出的减速指令后，就会按照设定的频率和减速时间平稳地过渡到卷扬机的运转速度。

单斗小车运行、到达顶部或底部时其相应的信号都会在操作台上显示，使岗位操作工能实时了解设备运行状态。

变频器通过集成在传动应用程序中的制动逻辑控制功能块，可以满足主卷扬的起动要求。

其控制过程是当装置接
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过大而损坏。

图13 旋转轴架的5阶振型 图14 旋转轴架的6阶振型3 结束语
半自动预制破片弹套筒拧紧装置是提高预制破片弹装配效率的有效手段，本文基于此设计了一种半自动预制破片弹套筒拧紧装置，并建立了三维模型并运用Workbench对主要部件进行了强度计算和模态分析，经计算其强度能够满足使用要求，工作时要避开旋转轴架的固有频率。

本设计经
备结构设计及有限元分析[J].机械强度,2019, 41(2) : 400-406＊ [6]黄志新,刘成柱.ANSYS Workbench 14.0超级学习手册[M].北京:人民邮电出版社, 2013 : 428～435
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收到起动命令时，并不立即给抱闸装置释放命令，而是先给电机建立一个保持力矩，以免当制动器释放的时候单斗小车发生下滑。

变频器的抱闸控制在电机的停车中也有独到的功能，停车时，速度调节器按照既定的斜率降速，当速度小于“制动器闭合速度”时，制动器打开指令消失，抱闸起抱，此时电机励磁仍然存在，直至制动器完全抱住，然后励磁除去。

这样的控制方式可以避免电机抱闸带速起抱，大大延长了抱闸的使用寿命。

■3.4 能够提升了卷扬机工作的安全性
在卷扬机进行工作时，变频器能够对电动机的运转速度进行改变，让电动机始终处于一个软启动状态，能够无级别差异地平滑调速，并在静态或动态下对转速自如进行调整。

这样一来，电动机运转始终处于一个平稳的状态，不会受到来自转差的冲击，机械系统的使用寿命就得到了延长，也保证了卷扬机工作时的安全性。

4 结束语
综上所述，卷扬机电控系统通过变频技术优化，解决了因卷扬机控制系统运行不稳定而造成的故障问题，提高了石灰竖窑卷扬上料系统的稳定性，降低了上料系统的故障率。

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