MM440系列变频器在自动叶轮扒焦机上的应用

韩明*，刘明超

（1.首钢京唐钢铁联合有限责任公司 设备部，河北唐山，063000；2.唐钢自动化公司炼铁事业部，河北唐山，063000）

MM440系列变频器在自动叶轮扒焦机上的应用

韩明1*，刘明超2

（1.首钢京唐钢铁联合有限责任公司 设备部，河北唐山，063000；2.唐钢自动化公司炼铁事业部，河北唐山，063000）

自动化技术在各个领域都得到了广泛的应用，变频器在电动机控制中的优势也得到了越来越多工厂的认可。Siemens公司MM440系列变频器在节能、性能上相比同种产品都有很大的优势。本文着重介绍Siemens公司的MM440系列变频器在自动叶轮扒焦机中的应用，并简要阐述其整个自动控制系统的系统结构、控制方案、变频器性能及参数等方面。

变频器；自动叶轮扒焦机；自动控制；MM440

引言

自动叶轮扒焦机是焦炭生产过程中的重要焦炭输送装置之一，运用在熄焦后的凉焦平台和输送焦带之间，用于焦化生产工段和筛焦工段之间的放焦过程，它将焦炭均衡地、连续通过叶轮旋转传送到运输皮带，从而有效缓解大量焦炭同时下放对输料系统的冲击。自动叶轮扒焦机整套装置的主要自动化控制系统采用Siemens公司的S7-200系列PLC及MM440系列变频器，PLC和变频器相配合实现了整个装置的扒焦、行走等工艺动作要求并可实现电动机由变频器驱动的稳定连续运转。

1 系统结构及控制方案

1.1 硬件、软件构成

自动叶轮扒焦机系统采用Siemens技术公司研发的S7-200系列可编程逻辑控制器（以下简称 PLC）作为其自动化控制系统的逻辑控制的核心部件，通过PLC硬件实现数字量和模块量信号快速输入响应、内部逻辑运算及输出命令等一系列动作。整套 PLC系统的核心硬件包括一个 CPU 226 CN模块，一个数字量卡件EM223，两块模拟量卡件EM231，一块CP243通讯卡。人机交互界面HMI选用Siemens公司WINCC软件，HMI远程监视操作员站采用DELL工业级PC机，安装在现场控制柜内的CP243通讯卡通过交换机、光电转换器、光纤、RJ45网线连接至主控室内的HMI远程监视操作员。整套系统硬件结构示意图如图1所示。

自动叶轮扒焦机系统的行走、扒焦电机分别由行走、扒焦变频器来调速，变频器选用MM440系列变频器。PLC内部逻辑程序使用 StepT-Micro／WinV4．0编程软件进行编程，该编程软件功能强大，具有简单、易学、高效等优点。

1.2 控制方案

本系统分手动模式（Manul-Mode）和自动模式（AUTOMode），控制模式可由现场操作人员于现场控制箱的转换开关上进行人为的选择。

（1）手动模式（Manul-Mode）：由操作人员在现场操作面板上控制行走电机的左/右行、伸缩臂杆装置的伸出/缩回和叶轮装置的运行/停止等动作，整个设备的运行完全由操作人员进行现场人为控制；

（2）自动模式（AUTO-Mode）：自动叶轮扒焦机系统上电启动后，PLC系统进行自动运行前的自检，包括整个设备初始位置（待机位）判断、变频器有无故障、系统供电是否正常等，PLC控制系统自动检测各个凉焦台料位计上传到 PLC的料位信号，并根据程序中设定的数值进行判断，若某个位焦台的料位值大于程序中的设定值，PLC控制系统则认为该焦台有一定数量的焦炭，于是 PLC发出命令驱动自动叶轮扒焦机由待机位高速走行到目标焦台位置，伸出臂杆装置将叶轮推入焦台位置，进行叶轮的扒焦动作，由变频器控制扒焦电动机，电动机旋转带动叶轮将焦台中的焦炭连续不断的导入运到焦皮带，并由皮带进行物料传送，直至该焦台的物料小于程序设定值，则 PLC发出命令驱动自动叶轮扒焦机先缩回臂杆装置，并低速走行返回至待机位；若多个焦台有焦，则 PLC控制自动叶轮扒焦机按就近原则依次执行走行、扒焦命令。

为了确保焦炭放焦、运焦作业过程中不会被自动叶轮扒焦机故障而中断，该工段使用了两台自动叶轮扒焦机。当正在运行自动叶轮扒焦机发生故障时不能正常执行动作时，只需要将其返回到待机位置，立即启动另一台设备即可以实现不间断的生产。

2 变频器性能及参数

2.1 变频器性能

MM440变频器可通过简便的接线和参数设置，既可用于单机电动机的驱动也可根据需要集成到整体的自动化控制系统之中并作为控制系统的一部分和 PLC或 DCS进行信号交互，MM440型标准矢量型变频器的内部保护功能同时为变频器和变频器驱动的电动机提供了良好的保护，同时也延长了设备的寿命降低了备品消耗。

自动叶轮扒焦机系统的变频器接收来自 PLC的控制信号，如行车命令信号（左行、右行）、速度命令信号（高速、低速）及故障复位信号等，变频器把电流信号（标准0～20mA电流）及故障信号（变频器综合故障报警）反馈给PLC，所有信号均采用信号线的方式进行传递，变频器输入信号采用PNP接线方式（接线端子号为 DIN1～DIN5），即高电平有效。自动叶轮扒焦机系统的行走、扒焦电机分别由行走、扒焦变频器来调速，行走变频器选用440-2UD31型，扒焦变频器选用440-2UD35型。

行走变频器接线示意图如图2所示。

图2 行走变频器接线示意图

2.2 矢量控制方式

自动叶轮扒焦机系统采用无传感器反馈的矢量控制方式，这种控制模式具有类似于闭环回路控制的优良性能，虽然降低了成本省去了位置或是速度传感器元件，但在控制效果和性能上又比传统的速度控制有很大的提升。MM440系列变频器内部设有电动机基础参数自动判断检测并且自主适应功能，同时可通过变频自检辨别出来的电机基础参数来自动调整其他有关电机控制参数，这一功能大大减小了变频器基础参数的人工设定，技术人员只需要核对部分电动机的基础参数就可以完成以前繁多的参数输入。

变频器矢量控制大大地改善了交流电动机的转矩控制特性。矢量控制在特殊的负载状态或转矩要求情况下，加入电动机的电流与电动的磁通相作用，从而得到相应的转矩。矢量控制在实际应用中的优点：

教师的主要任务是资源开发，录制视频、整理在线测试题或思考题、设计课前导学案作为学生自主学习的向导等，并将这些教学资源发布于网络教学平台。

（1）负载和设定值变化时可以稳定运行；

（2）设定值变化时达到稳态的过渡时间短；

（3）负载变化时达到稳态的过渡时间短；

（4）可以在最大可调转矩的负载下加速和制动；

（5）在电动状态和再生制动状态下，利用可调整的转矩限幅功能，使电动机和被驱动的负载得到保护；

（7）在零速时仍然可以保持全转矩输出；

2.3 保护的特征

（1）过电压/欠电压保护；

（2）变频器过热保护；

（3）接地故障保护；

（4）短路保护；

（5）电机过热保护；

（6）电机失步保护；

（7）电机锁定保护；

（8）参数连锁；

2.4 变频器参数

该MM440型变频器配置了人机交互界面，即助手型控制盘。助手型控制盘内置了帮助功能用来指导用户。

助手型控制盘内置了帮助功能用来指导技术人员或是维护人员进行参数设定，包括可用于故障记录器的时钟功能，通过控制盘启动/停止变频器，该控制盘还可以复制备份或下载参数到另一个变频器中。助手型控制盘的大屏幕显示屏和简洁的按键使变频器的参数界面操作十分容易。自动叶轮扒焦机的行走变频器主要参数如下表1所示。

表1 行走变频器主要参数

3 结束语

MM440变频器性能稳定，控制精度高，故障率低，可靠性高，维护方便，满足自动叶轮扒焦机系统的控制要求。自动叶轮扒焦机系统采用变频器控制电动机，节省了电力、后期维护也比较容易，反映了西门子MM440的可靠性及其在节能方面的优势。

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Application of MM440 Series Inverter in Automatic Impeller Coke Cleaning Machine

HAN Ming1*,LIU Mingchao2
(1.Shougang Jingtang Iron & Steel Co.,Ltd. Equipment Department,Hebei Tangshan,063000,China;2. Iron and Steel Company,Tangshan Iron &Steel Company,Hebei Tangshan,063000,China)

Automation technology has been widely used in various fields,and the advantages of inverter in motor control have also been recognized by more and more factories. Siemens company MM440 series inverter in energy saving,performance compared to the same product has great advantages.This paper introduces the application of MM440 series Siemens inverter in the automatic impeller coke cleaning machine,and briefly expounds the system structure,control scheme,inverter performance and parameters of the whole automatic control system.

frequency converter; automatic impeller coke cleaning machine; automatic control; MM440

TN773

B

1672-9129(2017)06-0053-03

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.06.018

韩明,刘明超. MM440系列变频器在自动叶轮扒焦机上的应用[J]. 数码设计,2017,6(6)： 53-54.

Cite：HAN Ming,LIU Mingchao. Application of MM440 Series Inverter in Automatic Impeller Coke Cleaning Machine[J]. Peak Data Science,2017,6(6)： 53-54.

2017-02-07；

2017-03-15。

韩明(1979-)，男，汉族，河北省唐山市，本科，工程师，从事自动化设备管理工作。刘明超(1979-)，女，汉族，河北省唐山市，本科，工程师，从事现场自动化设备运行维护工作。

Email：h_ming@sgjtsteel.com