全數(shù)字智能鉗型吊電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

　引言：現(xiàn)在國(guó)內(nèi)一些大型鋼廠使用鉗型吊在均熱爐上方吊裝冷熱鋼坯，溫度高、金屬粉塵多、負(fù)載重、震動(dòng)大，因而對(duì)電控設(shè)備的要求高。我國(guó)現(xiàn)有的鉗型吊一般采用的是直流滑道串電阻調(diào)速，雖控制電路比較簡(jiǎn)單，但是切換電阻由于高度頻繁的切換使開關(guān)故障率高，能耗大，且速度調(diào)節(jié)非平滑，運(yùn)行不穩(wěn)定。上世紀(jì)90年代諸多廠家曾采用直接可控硅控制對(duì)鉗型吊進(jìn)行過技術(shù)改造，但均因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣而達(dá)不到理想的效果。在對(duì)鉗型吊的設(shè)備進(jìn)行了深入的研究的基礎(chǔ)上，我們對(duì)鉗型吊的的電氣設(shè)備進(jìn)行了全數(shù)字智能控制改造試驗(yàn)，運(yùn)行到目前為止達(dá)到了預(yù)期的目的。該技術(shù)對(duì)鉗型吊的全部改造是切實(shí)可行的，通過對(duì)全國(guó)各大鋼鐵企業(yè)的調(diào)查，該技術(shù)在全國(guó)是首創(chuàng)，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

一、鉗型吊全數(shù)字改造方案

　　1、總體規(guī)劃

　　舞陽鋼鐵公司軋鋼廠鉗型吊原為6KV/170V通過固定整流成220V直流,引上滑道,再送往鉗型吊控制柜。各機(jī)構(gòu)通過串接電阻分段調(diào)速，電機(jī)正反向及各段速度通過司機(jī)室的主令控制器驅(qū)動(dòng)各段主接觸器及中繼來實(shí)現(xiàn)。該方法接觸器多，電阻多，且接觸器頻繁操作故障率高，能耗大，已經(jīng)嚴(yán)重影響生產(chǎn)。全數(shù)字改造的整體思想是：在鉗型吊上直接安裝直流調(diào)速裝置，所有邏輯控制由PLC完成。具體總規(guī)劃如下：

　?。?）、將整流變壓器更換為6KV/380V整流變壓器，容量通過計(jì)算采用1000KVA，與原相同用兩臺(tái)一用一備。

　?。?）、滑道由原來的兩條增加一條為三條，通過控制柜內(nèi)的總開關(guān)將三相380V電源送到控制柜母排。

　　（3）、取消原所有的接觸器，調(diào)速電阻，制動(dòng)電阻。通過調(diào)節(jié)全數(shù)字直流調(diào)速裝置輸出電壓調(diào)速。

　?。?）、司機(jī)室的各機(jī)構(gòu)的主令控制器開關(guān)信號(hào)全部直接送入PLC，再由PLC綜合編程通過PLC輸出點(diǎn)直接控制直流裝置。

　　（5）、主鉤設(shè)置緊急提升功能。當(dāng)主鉤控制器故障或主電源斷電時(shí)，由司機(jī)室啟動(dòng)緊急提升開關(guān)，緊急提升裝置將主鉤提起，緊急提升裝置由輔助滑電道供電。

　　（6）、裝在司機(jī)室的主令開關(guān)，各種功能開關(guān)保留原狀，將大車事故行走改為主鉤緊急提升。其余開關(guān)全部進(jìn)PLC。

　　2、數(shù)字直流調(diào)速裝置的選型

　　由于鉗型吊在均熱爐上方吊裝冷熱鋼坯，溫度高、金屬粉塵大、負(fù)載重、震動(dòng)大。因而對(duì)電控設(shè)備的要求高，我們選用了英國(guó)Control Techniques （簡(jiǎn)稱CT）公司的Mentor II全數(shù)字直流調(diào)速裝置，它采用微處理器核心，操作指令及運(yùn)行參數(shù)可由面板或串型口輸入，設(shè)定及修改，并受三級(jí)保密字保護(hù)，所有模擬輸入及大多數(shù)數(shù)字量輸入用戶可自編程。串行口采用RS485，易于多機(jī)聯(lián)網(wǎng)，與上位機(jī)及其它設(shè)備形成自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，還提供各種選件加強(qiáng)系統(tǒng)功能，如帶自動(dòng)弱磁的磁場(chǎng)控制模塊，用于恒功率應(yīng)用時(shí)的弱磁控制，有BASIC語言編程的單片機(jī)處理模塊及智能多文字用戶接口等，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高。

　　這里選用的是英國(guó)Control Techniques公司的全數(shù)字式直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器M550R，輸出電流范圍25A～1850A。其分單象和四象限兩種配置。單向驅(qū)動(dòng)器僅能實(shí)現(xiàn)正向運(yùn)行，四象限驅(qū)動(dòng)器是完全可逆的。這兩種配置的驅(qū)動(dòng)器均能對(duì)電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行全面控制，四象限驅(qū)動(dòng)器可對(duì)正反向運(yùn)行進(jìn)行全面控制。它的基本工作原理還是控制電樞的端電壓從而控制送入電機(jī)的電流，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

　　3、PLC的選型

　　PLC在性能上比繼電控制邏輯優(yōu)異，PLC可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)，在硬件和軟件兩個(gè)方面還采用可屏蔽、濾波、隔離、故障診斷和自動(dòng)恢復(fù)等措施，其平均無故障時(shí)間達(dá)到（3～5） ×104 h 以上;PLC編程直觀、簡(jiǎn)單，采用了一種面向控制過程的梯形圖語言;PLC適應(yīng)性好，它是通過程序?qū)崿F(xiàn)控制的。

　　在本設(shè)計(jì)方案中，采用三菱微型可編程控制器—FX2N-128MR。

二、控制方法

　　由于鉗型吊的工作部件比較復(fù)雜，包括主鉤、副鉤、大車、小車、夾鉗回轉(zhuǎn)及開閉等，對(duì)這些電機(jī)都要求有4級(jí)速度變換和正反向切換?，F(xiàn)在以主鉤系統(tǒng)為例，說明實(shí)現(xiàn)上述要求的控制方法。

　　圖1是直流調(diào)速裝置Mentor II的速度給定選擇圖，圖1中，01.17 為速度給定1; 01.18 為速度給定2; 01.19 為速度給定3;01.20為 速度給定4（4個(gè)給定速度在Mentor II菜單上設(shè)定）;01.12為正反向選擇。