变频器在水泥生料配料系统中的应用

0 引言

水泥行业对生料配料微机系统的要求是能适应恶劣的现场环境，运行稳定，抗干扰能力强，计量准确，有数据加工处理能力，易于维修，同时具有良好的经济性。水泥生料配料控制系统是新推出的新一代工业控制系统，它集水泥生料配料，成分控制，磨机负荷控制和多元素分析仪为一体，在国家火炬产品WPK-III型水泥配料控制系统的基础上，采用国际流行的工业PC总线结构，使系统具有更高的可靠性、更强的性能、更优良的控制软件及美观的外型。适用于各种工艺的水泥配料生产控制。微机配料系统是采用优选16位工业计算机开发而成的新一代配料系统，具有实用可靠、功能强、结构简单、易学易用等优点。该机使用静态RAM代替动态RAM，有效提高了抗干扰能力;采用无(软、硬)盘DOS引导技术，用无运动部件的EPROM盘取代容易磨损的软盘驱动器，使该机能适用于像水泥厂这样多粉尘、强振动的恶劣控制现场;由于微机采用实时PID方式直接控制TDG调速皮带秤，系统具有配方计算及根据生料成分实测值自动调整各物料配比等功能，并具有报表打印及断料(卡料或打滑)自动报警等功能。本系统最多可控制15台皮带秤，还可以配接多元素分析仪、磨机负荷(电耳、提升机功率)，可以联网，以适应现代水泥生产的新要求及节能降耗的经济指标。在水泥生产过程中，生料配料的合格率是影响水泥煅烧质量的重要因素。生料配料是将经过粗加工后的水泥原材料按一定比例混合在一起的过程。由于原材料矿物质组分含量有差异，目前大多数水泥生产企业质量控制采用的是每小时对生料质量取样一次并进行成分化验，根据化验的结果对下一小时的配料比例进行调整控制。采用人工的配料方法无法快速、准确、实时地控制生料配料过程。近年来由PC机与单板机、单片机、控制器组成的系统在水泥生料配料中得到了较为广泛的应用。但大都采用的是通过控制励磁电机调速实现的，励磁电机的励磁电压控制容易受干扰，稳定性较差，难以实现皮带秤速度的精确调整。随着变频调速技术的发展，皮带秤采用变频调速已成现实。

1 水泥生料配料微机控制系统的硬件组成

水泥生料配料微机控制系统的硬件组成如图1所示。

此系统包括1台微型工业计算机，打印机，多功

能板(包括A/D，D/A)，带光隔离的I/O 板，称重传感器，转速传感器，变频器等。称重传感器、速度传感器的信号均为0~l0 V的标准信号，经整流滤波后送入多功能板。微机发出的电机调速信号经由多功能板再经过滤波后(0~10 V)接入变频器的模拟电压频率设定输入端。也可单独采用手动方式实现变频器对电机速度的调整。图2显示了系统主要部件外形图。

2 水泥生料配料微机控制系统介绍

2.1 系统工作过程

水泥生产原料经过破碎后分别存入原料库中，库底由棒状卸料阀进行卸料，并安装一台皮带秤。当系统启动运行时，依据生产需要，需要下料的原料库卸料阀打开，原料流到皮带秤上，电机带动皮带机按照设定的速度转动，随着皮带的转动下料口的原料被拉出。系统通过对皮带机上的原料称重和皮带机的速度计算出流量与设定流量比较，若有偏差则进行PID调节，调整皮带机的转速以达到按一定比例和流量进行配料之目的。此系统无须人工干预，保证了连续可靠高准确度地配料;并且具有很强的自动排错功能，常见的错误操作将被提示拒绝执行;还具有较完善的报警功能，当不正常现象发生时，系统将声光报警并指出故障环节，此时可以用手动方式进行调速配料。

2.2 系统软件及实现的功能

本系统软件采用Windows 下C+ + builder 语言编程。由实时监控数据处理和信息数据输入及管理等三部分组成。

2.3 监控数据处理

包括对各称重传感器信号、电机转速信号等数据的采集，以及依据设定的物料配比值自动控制皮带机的速度达到控制物料流量的目的。依据生产实际应用情况设计了皮带秤去皮程序，实现了转速转换平稳、流量稳定、计量准确的功能。

2.4 信息数据的输人

采用图形用户界面，对系统需要用户输入的各种数据用按钮提示输入，操作简单明了，操作工易学好用。

2.5 信息数据的管理

可随时对总产量、班产量、单秤产量、日报、月报以及各秤的即时流量等进行查询、显示和打印。对压力、转速、流量等参数异常进行声光报警。

2.6 系统的特点

1)系统使用微机通过变频器对皮带秤调速，控制稳定、抗干扰强、节能耐用、性能价格比高、操作方便，即使计算机出现故障也可使用变频器直接手动调速生产，大大增加了系统的可靠性。

2)系统对有关信号采用屏蔽电缆传送，经过光耦及整流滤波防止了强电和脉冲干扰，增加了测量的准确性。

3)精确的质量控制可使配料合格率达90%以上，产量也得到提高。可在线输入原料成分的化验结果，根据给定的饱和比(KH)、硅配比(N)和铝氧率(P)，自动给出各原料的配比;可根据多元素分析仪或化验结果自动调整配比;也可与磨机的多元素分析仪相连，构成配料闭环控制系统，从而实现质量控制。

4)简捷的人机对话软件提供由高清晰度彩色屏幕显示的丰富的菜单信息和出错信息;能设定各控制点的参数值;可跟踪显示生产过程中各下料口下料情况以及各物料的设定称值、实测称值、累计重量和班次，及时报警并显示故障位置;随时打印各种物料的配比情况和累计称数、自动打印班产量、日产量和月产量及实际配比、给定配比和故障情况。

3 变频器控制系统及工作原理

图3所示为变频器控制系统接线图。

3.1 变频器控制系统工作原理

断路器合上后微机发出的电机调速信号经由多功能板再经过滤波后(0~10 V)接入变频器的模拟电压频率设定输入端V2口，变频器对应输出频率0~50 Hz，带动三相异步电动机运转，由传感器反馈电机的速度信号，经过多功能板处理后送到微机进行计算执行相应模块，达到精确的自动控制;当微机出现故障，将倒相开关K1打到手动，用电位器VR(0~10 V)的信号手动控制电机的转速，对应频率0~50 Hz，达到配料的工艺要求。

3.2 接线注意事项

1)变频器的控制回路的控制线必须采用屏蔽线并且远离主回路接线，屏蔽线仅一端接地。

2)为防止意外事故发生，接地端子E 必须可靠接地(接地阻抗应在100 赘以下)，否则会有漏电状况发生。

3)电机容量应等于或小于变频器容量。

4)主回路配线时，其线径规格的选择请按照国家电工法规有关规定进行。

5)为尽量减少电磁干扰的影响，电磁接触器要远离变频器，或加装浪涌吸收装置。

6)勿将交流输入电源RST端子接到变频器输出端子UVW。

4 变频器部分功能参数设置

变频器部分功能参数设置如表1所列。

5 变频器常见的故障现象及排除措施

变频器常见故障现象及排除措施如表2所列。

6 结语

深圳普传公司生产的PI7100，PI7000 系列变频器已成功批量应用到微机配料系统，质量可靠，性能稳定，提高了生产效率，在市场上使用后，用户反映良好，普遍受到用户好评。