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中图分类号：TP273 文献标识码：B 文章编号：1008-925X(2011)11-0104-01
摘要:有变频器和可编程序逻辑控制器控制的高炉上料系统可以平稳的改变电机转速，控制电机起动时对机械设备的冲击，在优化生产、节能降耗方面取得良好的效果。
关键词:变频器 PLC 高炉 上料系统
1 前言
在高炉炼铁生产中，上料系统是设备的重要组成部分，其可靠性和稳定性直接影响到生产效率及经济效益。本文以崇利制钢有限公司1# 505m3高炉卷扬上料小车为例简要说明变频器控制在高炉上料系统的应用，重点对该系统改造前后的电器部分详细讨论一下其优缺点。
2 工作原理
对于1000m3以下高炉上料系统而言，其机械部分构成多由一台卷扬机拖动两台料车，料车位于轨道斜面上，互为上行、下行，即在高炉上料过程中其中一台料车载料上行，另一台为空车下行，运行过程中电机始终处于负载状态。
原系统电气部分构成由一台6极55KW的绕线式电机拖动，转子回路靠切换电阻实现速度调整。电机起动时是全压起动，通过主令控制器与电机同轴连接，采集料车的位置。因为主令控制器与电机同轴连接的，通过电机的转动，调整主令控制器上接点，根据生产需要接点会到一定位置闭合或断开的，它的闭合或断开控制着接触器，利用各个接触器动作控制电阻的投入切除；同时控制机械抱闸的开闭。
由于该调速方式为转子串电阻调速，电阻容易烧毁，加上卷扬机钢丝绳松紧程度不一致，有时出现料车“挂顶”事故，严重时会出现料车脱轨和掉落性事故，严重影响生产。再有因为料车在运行过程中，始终有一个车是载重的，也就是说运行过程中电机始终处于负载状态，在切换电阻时，对电机有一个较大的冲击，接触器经常处于平繁的切换动作当中，也容易造成接点磨损或者接触器损坏。如果个别触点损坏，电机会因为缺相而烧坏，也同样造成料车“挂顶”事故，直接影响到高炉生产效率及经济效益。
改造后的该系统在不改变原系统前提下，新增加一台可编程序逻辑控制器（简称PLC）和一台西门子的MM440变频器，其中PLC的实用性强，功能齐全，技术领先，应用PLC控制已成为数字化领域的重要组成部分。西门子的MM440变频器是矢量控制，其矢量控制的基本原理是通过测量和控制异步电动机定期子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
具体工作方式是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量和产生转矩的电流分量（转矩电流）分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位。所以在原有电机的基础上，将其转子滑环短接拆除调速电阻。通过这种方式控制能使料车在负载的运行情况下，平稳的在高速，中速，低速之间互相转换。
3 控制系统的实现
操作人员发出料车上行指令选通变频器的固定频率50HZ，变频器由0HZ开始提速，直到全速运行开启抱闸，随着电机的转动，主令控制器的K1闭合至PLC。由PLC发现中速指令，选通变频器的固定频率20HZ，电机以中速运行，当主令控制器的K2闭合时，选通变频器的固定频率6HZ，电机以低速运行，当主令控制器的K3闭合时，说明料车已经达到终点。变频器封锁输出，同时关闭机械抱闸，料车送料完毕。同时在主令控制器的K4闭合至PLC，由PLC发出切断控制电源指令，我们把一个中间继电器的常闭点串接在控制回路中，这个中间继电器利用PLC接收的超极限命令发出切断控制电源在没有达到这个条件的情况下，中间继电器不动作，控制回路得电，在达到这个条件后，中间继电器动作，常闭点就断开，控制回路就失电，关闭机械抱闸，料车停止。整个过程也就是当变频器收到正转或反转命令后，经过0.5秒延时后打开抱闸。料车上行。随着低速的选通，电机处于爬行状态。当PLC检测到终点信号时，发出停止命令，变频器封锁输出执行停止命令，同时关闭抱闸。如此控制抱闸既然防止变频器过流保护，又防止料车下滑，同时在轨道斜面上位于料车终点安装两个行程开关，把它直接串接到控制回路中，作为极限保护，以防止主令控制器失灵时的最后保护。对于变频器自身故障由PLC采集。当变频器发生故障时，PLC也会立即发出切断控制电源的指令，也会立即关闭抱闸，防止料车下滑或“挂顶”与事故，有效的保护了电气设备和机械设备，并且减少了影响生产的时间，使高炉的顺产，稳产得到保证。
可以看出有变频器及PLC组成的控制系统，它的功能强大，参数设定方便，使用该系统可以平稳的改变电机转速，控制电机起动时对机械设备的冲击，也同时取得良好的节能效果。
4 结论
该系统在崇利制钢有限公司1# 505m3高炉高炉卷扬上料系统开始应用以来，系统稳定可靠、操作简便，设备维护量小，有效避免了高炉操作中容易出现的挂顶、溜车、掉道等故障发生，保证了高炉的正常生产，改善了工人的劳动强度，在冶金、有色行业具有良好的推广运用前景。
摘要:有变频器和可编程序逻辑控制器控制的高炉上料系统可以平稳的改变电机转速，控制电机起动时对机械设备的冲击，在优化生产、节能降耗方面取得良好的效果。
关键词:变频器 PLC 高炉 上料系统
1 前言
在高炉炼铁生产中，上料系统是设备的重要组成部分，其可靠性和稳定性直接影响到生产效率及经济效益。本文以崇利制钢有限公司1# 505m3高炉卷扬上料小车为例简要说明变频器控制在高炉上料系统的应用，重点对该系统改造前后的电器部分详细讨论一下其优缺点。
2 工作原理
对于1000m3以下高炉上料系统而言，其机械部分构成多由一台卷扬机拖动两台料车，料车位于轨道斜面上，互为上行、下行，即在高炉上料过程中其中一台料车载料上行，另一台为空车下行，运行过程中电机始终处于负载状态。
原系统电气部分构成由一台6极55KW的绕线式电机拖动，转子回路靠切换电阻实现速度调整。电机起动时是全压起动，通过主令控制器与电机同轴连接，采集料车的位置。因为主令控制器与电机同轴连接的，通过电机的转动，调整主令控制器上接点，根据生产需要接点会到一定位置闭合或断开的，它的闭合或断开控制着接触器，利用各个接触器动作控制电阻的投入切除；同时控制机械抱闸的开闭。
由于该调速方式为转子串电阻调速，电阻容易烧毁，加上卷扬机钢丝绳松紧程度不一致，有时出现料车“挂顶”事故，严重时会出现料车脱轨和掉落性事故，严重影响生产。再有因为料车在运行过程中，始终有一个车是载重的，也就是说运行过程中电机始终处于负载状态，在切换电阻时，对电机有一个较大的冲击，接触器经常处于平繁的切换动作当中，也容易造成接点磨损或者接触器损坏。如果个别触点损坏，电机会因为缺相而烧坏，也同样造成料车“挂顶”事故，直接影响到高炉生产效率及经济效益。
改造后的该系统在不改变原系统前提下，新增加一台可编程序逻辑控制器（简称PLC）和一台西门子的MM440变频器，其中PLC的实用性强，功能齐全，技术领先，应用PLC控制已成为数字化领域的重要组成部分。西门子的MM440变频器是矢量控制，其矢量控制的基本原理是通过测量和控制异步电动机定期子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
具体工作方式是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量和产生转矩的电流分量（转矩电流）分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位。所以在原有电机的基础上，将其转子滑环短接拆除调速电阻。通过这种方式控制能使料车在负载的运行情况下，平稳的在高速，中速，低速之间互相转换。
3 控制系统的实现
操作人员发出料车上行指令选通变频器的固定频率50HZ，变频器由0HZ开始提速，直到全速运行开启抱闸，随着电机的转动，主令控制器的K1闭合至PLC。由PLC发现中速指令，选通变频器的固定频率20HZ，电机以中速运行，当主令控制器的K2闭合时，选通变频器的固定频率6HZ，电机以低速运行，当主令控制器的K3闭合时，说明料车已经达到终点。变频器封锁输出，同时关闭机械抱闸，料车送料完毕。同时在主令控制器的K4闭合至PLC，由PLC发出切断控制电源指令，我们把一个中间继电器的常闭点串接在控制回路中，这个中间继电器利用PLC接收的超极限命令发出切断控制电源在没有达到这个条件的情况下，中间继电器不动作，控制回路得电，在达到这个条件后，中间继电器动作，常闭点就断开，控制回路就失电，关闭机械抱闸，料车停止。整个过程也就是当变频器收到正转或反转命令后，经过0.5秒延时后打开抱闸。料车上行。随着低速的选通，电机处于爬行状态。当PLC检测到终点信号时，发出停止命令，变频器封锁输出执行停止命令，同时关闭抱闸。如此控制抱闸既然防止变频器过流保护，又防止料车下滑，同时在轨道斜面上位于料车终点安装两个行程开关，把它直接串接到控制回路中，作为极限保护，以防止主令控制器失灵时的最后保护。对于变频器自身故障由PLC采集。当变频器发生故障时，PLC也会立即发出切断控制电源的指令，也会立即关闭抱闸，防止料车下滑或“挂顶”与事故，有效的保护了电气设备和机械设备，并且减少了影响生产的时间，使高炉的顺产，稳产得到保证。
可以看出有变频器及PLC组成的控制系统，它的功能强大，参数设定方便，使用该系统可以平稳的改变电机转速，控制电机起动时对机械设备的冲击，也同时取得良好的节能效果。
4 结论
该系统在崇利制钢有限公司1# 505m3高炉高炉卷扬上料系统开始应用以来，系统稳定可靠、操作简便，设备维护量小，有效避免了高炉操作中容易出现的挂顶、溜车、掉道等故障发生，保证了高炉的正常生产，改善了工人的劳动强度，在冶金、有色行业具有良好的推广运用前景。