武鋼硅鋼廠是武忠幻灼吖こ討唬韙殖Э昭夠臼?0年代國(guó)內(nèi)首家從日本引進(jìn)的具有當(dāng)時(shí)世界先進(jìn)水平的大型空壓設(shè)備，它采用活塞式空壓機(jī)進(jìn)行空氣壓縮，其制造工藝極其復(fù)雜，設(shè)備非常昂貴，同時(shí)它為全廠提供壓縮空氣，其地位又非常重要。但經(jīng)過(guò)多年的長(zhǎng)期運(yùn)行，電氣設(shè)備老化嚴(yán)重，各種能耗非常之大，工作條件極其惡劣，繼電器損壞較多且無(wú)備品，空壓機(jī)頻繁起停，嚴(yán)重影響空壓機(jī)的使用壽命。因此在1996年5月利用中修(12d)時(shí)間，對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行了改造，采用當(dāng)今計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和變頻技術(shù)，引入PLC閉環(huán)控制和變頻控制，提高了控制系統(tǒng)精度，并使該空壓機(jī)站的控制系統(tǒng)達(dá)到先進(jìn)水平。 1　控制系統(tǒng)方案的確定及配置 1.1　方案的確定 　　(1)原空壓機(jī)站存在的問(wèn)題 　　.原系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)控制，不能保證控制精度。 　　.當(dāng)輸出壓力大于0.7MPa時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)泄載閥，使異步電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，嚴(yán)重浪費(fèi)能源。 　　.繼電器損壞較多且無(wú)備品，嚴(yán)重威脅生產(chǎn)。 　　.輸出壓力的調(diào)節(jié)是靠人為調(diào)節(jié)開(kāi)度的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的，勞動(dòng)強(qiáng)度大，調(diào)節(jié)速度慢，波動(dòng)大，不穩(wěn)定，精度低。 　　.異步電動(dòng)機(jī)易頻繁起動(dòng)、停止，影響電機(jī)的使用壽命。工作條件惡劣，噪聲大。 　　(2)工藝提出的新要求 　　.空壓機(jī)出口壓力必須控制在±0.05MPa內(nèi)。 　　.在輸出壓力大于0.7MPa時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉泄荷閥。 　　.為了使新老系統(tǒng)雙重化運(yùn)行，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮新老系統(tǒng)的切換控制。 　　.增加油壓、水位、空氣壓力的綜合報(bào)警功能。 　　(3)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工作情況和全廠備品備件的統(tǒng)一考慮。 　　(4)確定方案 　　由于硅鋼廠空壓機(jī)站改造是國(guó)內(nèi)首次在這個(gè)領(lǐng)域的改造，無(wú)借鑒經(jīng)驗(yàn)可循，如何滿足特殊的硅鋼工藝要求及解決現(xiàn)存問(wèn)題是這次改造的關(guān)鍵。我們提出改造方案為電氣控制部分和壓力閉環(huán)均采用PLC控制，電機(jī)采用變頻器控制。這套方案不僅用PLC取代繼電器，提高控制系統(tǒng)可靠性，而且壓力閉環(huán)的引入，也提高控制系統(tǒng)的控制精度；電機(jī)用變頻器控制，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命，還降低了能耗，因此實(shí)現(xiàn)了低投資高產(chǎn)出的目標(biāo)。 1.2　系統(tǒng)配置 　　改造后系統(tǒng)由FRN132P7-4變頻器、1151GP型壓力變送器、MODICON984-120PLC組成，如圖1所示。 600)this.width=600" 2　空壓機(jī)站變頻系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn) 2.1　磁通控制式正弦波PWM控制的逆變器工作原理 　　磁通控制式正弦波PWM逆變器的結(jié)構(gòu)與GTR-SPWM逆變器的結(jié)構(gòu)完全相震動(dòng)給料器同，不同的是GTR導(dǎo)通和截止的工作模式不同。 　　在實(shí)際工作中，為了不使一橋臂的上下管同時(shí)導(dǎo)通而發(fā)生逆變器的短路，需要設(shè)置延時(shí)電路。然而延時(shí)時(shí)間的存在，給逆變器帶來(lái)新的問(wèn)題，使逆變器產(chǎn)生誤差電壓。這種誤差電壓特別是在低速運(yùn)行或切換頻率較高時(shí)，對(duì)逆變器影響更大，致使導(dǎo)步電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，旋轉(zhuǎn)不均勻，甚至在某些特定頻率區(qū)域引起電流的不穩(wěn)定，造成系統(tǒng)振蕩。為此，采用磁通控制式正弦波PWM控制方式。它不是按照調(diào)制正弦波和載波的交點(diǎn)來(lái)控制GTR的開(kāi)通和關(guān)斷，而是始終使異步電動(dòng)機(jī)的磁通接近正弦波，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軌跡是圓形來(lái)決定GTR的導(dǎo)通規(guī)律，從而可以補(bǔ)償誤差電壓造成的影響，在很低的頻率下，保證異步電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)旋轉(zhuǎn)均勻，從而擴(kuò)大了變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，抑制了異步電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲。圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)檢測(cè)磁通，控制環(huán)節(jié)隨時(shí)判斷實(shí)際磁通超過(guò)誤差范圍與否，來(lái)改變GTR的工作模式，從而保證旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軌跡呈圓形。 2.2　FRN132P7-4富士變頻器的組成及其特點(diǎn) 　　富士變頻器主要由以下幾個(gè)部分組成：主電路、保護(hù)電路、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制電路、數(shù)字顯示和故障診斷電路、數(shù)字與模擬輸入、輸出電路等組成。它的特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)?。浑姶旁胍舻?；具有數(shù)字顯示和故障診斷。 3　控制系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn) 　　控制程序框圖如圖2所示?？諌簷C(jī)站控制系統(tǒng)分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式。當(dāng)系統(tǒng)準(zhǔn)備條件就緒時(shí)(無(wú)故障、冷卻水壓力＞0.2MPa，卸荷閥關(guān)閉、潤(rùn)滑油壓力＞0.15MPa)，即可啟動(dòng)運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中，輸出的空氣壓力控制在0.6～0.7MPa范圍內(nèi)。若輸出的空氣壓力大于0.7MPa時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警且自動(dòng)關(guān)閉卸荷閥，使空氣壓力下降，當(dāng)空氣壓力下降到0.6MPa時(shí)，系統(tǒng)就自動(dòng)啟動(dòng)升壓；若輸出的空氣壓力低于0.6MPa且頻率小于等于23Hz時(shí)，系統(tǒng)故障停車并切換到老系統(tǒng)工作。 600)this.width=600" 　　空壓機(jī)站控制系統(tǒng)的閉環(huán)是利用軟件中的PID2功能塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。定義PID2中的一個(gè)期望的控制點(diǎn)，稱為設(shè)定點(diǎn)(SP)，相對(duì)于SP而得到的測(cè)量值稱為過(guò)程變量(PV)。SP與PV的差值即偏差(E)。它將偏差(E)饋送到控制算法中就產(chǎn)生操作變量(MV)，來(lái)調(diào)整被控過(guò)程使PV＝SP，使偏差(E)＝0。在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際調(diào)試過(guò)程中，筆者是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)一次壓力儀表(0～10V)采集現(xiàn)場(chǎng)的壓力。將壓力信號(hào)再送到PLC的模擬量輸入模塊30001的點(diǎn)上，通過(guò)一個(gè)減法器，使30001上的內(nèi)容送入寄存器40113，再通過(guò)PID2功能塊與寄存器40101的設(shè)定值進(jìn)行比較給煤機(jī)，進(jìn)行PI運(yùn)算，使偏差(E)＝0。寄存器40102再通過(guò)一個(gè)減法器將信號(hào)送到寄存器40500，由寄存器4雙層振動(dòng)篩0500輸出0～10V的電錳鋼雙輥破碎機(jī)壓，控制變頻器的GXS型高效細(xì)粒原煤分級(jí)篩正常工作。

 篩分給料機(jī)四輥破碎機(jī)破碎機(jī)生產(chǎn)線不銹鋼輸送機(jī)TD、D型斗式提升輸送機(jī);