伟创AC60变频器与S7-200PLC在高炉卷扬自动上料系统中的应用

［摘要］：在高炉炼铁企业中，上料系统是高炉不可缺少的部分，高炉上料有料车卷扬上料和传输带上料两种。卷扬料车上料机结构紧凑，占地面积小，对中小高炉有足够的供料能力，且能实现自动控制。在中小高炉中广泛采用料车卷扬上料。我们将伟创变频器与西门子S7-200 PLC作为该套系统电气控制部分，已在江西省新余市新钢石灰窑厂1#、2#、3#、4#窑炉成功应用，2006年投产至今一切生产运作良好，系统稳定。［关键词］：伟创变频器 AC60 S7-200 PLC
  引言：
在高炉炼铁企业中，上料系统是高炉不可缺少的部分，高炉上料有料车卷扬上料和传输带上料两种。卷扬料车上料机结构紧凑，占地面积小，对中小高炉有足够的供料能力，且能实现自动控制。在中小高炉中广泛采用料车卷扬上料。我们将伟创变频器与西门子S7-200 PLC作为该套系统电气控制部分，已在江西省新余市新钢石灰窑厂1#、2#、3#、4#窑炉成功应用，2006年投产至今一切生产运作良好，系统稳定。

  一、      卷扬上料过程（本系统为单料车上料系统）
2.1        工作过程
高炉卷扬上料工作过程是：各种原料经过槽下自动配料后进入中间料斗，这时料车原点位置就处于料斗下面，料斗把原料放入斗车，通过称重传感器确定放料已足够时，料斗自动关闭放料气阀。（自动上料及称重系统由其它公司提供）在炉顶准备好后，料车启动。经过加速→匀速→一级减速→二级减速→到达卸料位置刹车制动→料车自动倾翻卸料→延时3S后→下行→匀速→一级减速→二级减速→到达原点刹车制动→等待装料。如此往返运行。
2.2        工作特点
料车卷扬机是料车上料机的拖动设备,根据料车运行工作过程,其特点如下：
①    能够频繁启动、制动、停车、反向、低频力矩大钢绳无抖动现象，过渡时间短。
②    系统工作稳定，无溜车现象。
③    有失速、极限保护
④    自动/检修切换功能。即如电梯中的快/慢走车。
⑤    系统有记忆功能。即运行中途停电后，PLC记忆当前料车位置，来电后可继续运行。

  二、     系统配置
1、控制部分：
西门子S7-200PLC（40点）选用CPU224 CN系列外挂EM223 CN数字输入/输出模块 （8点输入/8点输出）
TD-200文本显示器 为用户提供一个价格低廉、功能齐全的人机界面，可显示中文故障记录。及小车上、下极限位置调整。
伟创AC60-37KW变频器一台  可通过端子组合成多达15段速度
欧姆龙同轴编码器（256脉冲点/转）与电机同轴安装 用于检测料车行走位置
制动单元/制动电阻  由于系统制动频繁，可考虑配置5KW/5欧姆线绕电阻3个串联 制动单元选用VEICH-EC系列
2、拖动部分：
30KW 8极变频电机，745r/min 减速比46:1、200W电动式抱闸、独立电源散热风扇
拖斗小车 自重1.5T，重车时可达4.5T
3、基本参考数据:整个行程37.5米、上限位36.25米、上极限位37米、下限位1米、下极限0.8米、上行减速位30米、下行减速位3米、上下行各有3段速、超速保护0.85米/秒、减速机转一圈编码器记为1.92米。
4、工作原理：所有的上行或下行限位、极限位、减速位、都由同轴编码器检测到多少点脉冲后传送给PLC，PLC通过程序内设置的各段位置累计脉冲点数再发出信号控制变频器和抱闸动作。电动抱闸延时1S打开，（防止重车下滑）停止时则与变频器同时断开。散热风扇与抱闸同时动作。
5、速度曲线

  三、     调速系统主要设备介绍
3.1  S7-200 PLC
可编程控制器选用西门子S7-200 CPU224 CN系列,该系列PLC可连接7个扩展模块,最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点,1个RS485通讯/编程口。6个独立的30KHZ高速计数器,2路独立的20KHZ高脉冲输出,该系统使用欧姆龙同轴编码器（256脉冲点/转）来检测料车位置。可以直接与PLC输入点I0.0连接,进行高速脉冲捕捉,不需添加模块 。将I0.0在程序系统块里设置为无滤波时间。
3.2  TD-200文本显示器
与S7-200通讯，读取变频器故障信息，料车上、下极限位置读/写，并可以进行微调。
3.3  AC60变频器
AC60系列变频器具有很高的运行可靠性和功能多样性,具有超强的过载能力,能提供持续3S的200%过载能力,同时有良好的低频转矩输出和动态特性。
有RS485通讯接口，采用国际标准MODBUS通讯协议，可以和上位机、PLC、人机进行通讯实际集中控制。
有多个继电器输出接口及可编程端子。
4.3 变频器接线图：
  
  四、变频器参数设置：