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1336系列变频器在阳极焙烧多功能天车控制系统中应用
多功能天车
变频器
PLC
1引言
中铝青海公司炭素厂四焙烧车间多功能天车是2005年从国外购进的阳极焙烧生产专用作业设备（如图1所示），其电气系统是采用SLC-5000系列可编程序控制器（Logix5550）进行网络控制，大车、小车行走、碳块夹具提升、卸料管及吸料管提升均采用1336系列变频器调速控制，使整车实现了快速阳极运送和超低速在焙烧炉面作业（装炉、清料和加料）的需要，又实现了准确对位、安全作业和高效率作业的要求，大幅提升了多功能天车综合性能。通过多年实际应用结果，证明采用Logix5550和1336系列变频器实现的整车控制系统，很好的解决了焙烧多功能天车运行中存在的多故障、电器件使用寿命短、易老化等实际问题（由于焙烧车间碳粉尘、沥青烟浓度高，环境温度高达58℃以上，对天车电气控制器件工作稳定性及使用寿命影响很大）。6年来该车所采用的电器件均工作良好，主要电气控制器件均未出现过烧坏、工作性能变差等异常现象。特别是变频器的耐热性、PLC的抗噪性及其它电器件的稳定性，充分证明其质量的优越和性价比显著高的特点。
2控制系统原理及配置
我厂四期阳极焙烧多功能天车是采用Logix5550控制器实现整车控制，大、小车、卸料、吸料管提升采用1336 PLUS II变频器调速，1#、2#碳块夹具提升采用1336 Impact变频器调速，其主机与变频器通过网络实现控制和通讯，其整车系统配置如图2所示。2.1 大车拖动控制系统
焙烧多功能天车大车设计为双电机（22kW）拖动方式，为更好地满足天车快速进行阳极运送要求，又能满足准确定位和微动作业安全的需要，使大车的两轮同步运行的目的。大车拖动2台电机采用变频器“一拖二”控制，变频器选用1336 PLAS II变频器，其变频器控制及接线原理如图3所示。
图1 阳极焙烧多功能天车
图2 多功能天车控制系统配置
图3 大车变频器接线原理图
2.2 小车拖动控制系统
小车也设计为双电机（11kW）拖动方式，其控制功能、方式和作业要求均与大车相同，其变频器控制及接线原理如图4所示。
图4 小车变频器接线原理图
2.3 卸料管、吸料管提升控制系统
多功能天车卸料管和吸料管设计为单电机（5.2kW）拖动方式，由于其工作一般是在阳极焙烧炉上进行吸料或卸料作业，因此其料管升降要求十分缓慢，过快就会出现撞坏或挂坏焙烧炉壁等问题，造成较大破坏和损失。卸料管和吸料管提升拖动电机采用变频器“一拖一”控制，变频器为1336 PLAS II变频器，其变频器控制及接线原理如图5所示。
图5 卸料管/吸料管提升变频器接线原理图
2.4 碳块夹具提升控制系统
多功能天车碳块夹具分为1#、2#两套，其夹具提升设计为单电机（45kW）拖动，其每套夹具一次运送6块碳块（860kg/块），且作业面主要是进行阳极焙烧炉装炉或出炉作业（焙烧炉装阳极块或出块），其夹具升降必须微动作业，过快就会发生撞坏或挂坏炉壁等事故。夹具提升电机采用变频器“一拖一”控制，变频器为1336 Impact变频器，其变频器控制及接线原理如图6所示。
图6 夹具提升变频器接线原理图 变频器配置及参数设定
3.1 大车驱动变频器型号、配置及主要参数设定
（1）变频器：1336F-B060-AE-EN（1336-plus II 380，460V）；（2）通讯界面：1202-C10；（3）制动单元：1336-WB110；（4）参数设定，如表1所示。
3.2 小车驱动变频器型号、配置及主要参数设定
（1）变频器：1336F-B030-AE-EN（1336-plus II 380/460V）;（2）通讯界面：1202-C10；（3）制动单元：1336-WB035；（4）参数设定，如表2所示。
3.3 吸料/卸料管提升变频器型号、配置及主要参数设定（1）变频器：1336F-BRF100-AE（1336-plus II，380V/460V）;（2）通讯界面：1202-C10；（3）制动单元：1336-WB009；（4）参数设定，如表3所示。
3.4 碳块夹具(1#、2#)提升变频器型号、配置及主要参数设定（1）变频器：1336E-B060（1336-Impact 380,460v）;（2）通讯界面：1202-C10；（3）制动单元：1336-WB110；（4）参数设定，如表4所示。效果
此系统安装投用以来，多功能天车一直运行良好，控制系统稳定，设备故障非常低，从未发生过大的电气器件烧坏或工作不稳定等异常。6年多的实践结果，充分证明基于1336系列变频器实现的天车整车控制、大、小车拖动、卸料管提升、吸料管提升及夹具装置提升等调速系统，工作十分可靠、稳定，使天车的各项功能真正达到了微动和超低速的控制，大、小车定位更准确，卸料管、吸料管及夹具装置提升平稳，驾驶人员操作方便，天车作业效率显著提高（据统计，每班次工作量是国产同类设备的2~2.5倍以上）。其次，变频器的平稳、低电流的启动或停车功能，有效地实现了天车柔性工作性能，从而大幅降低了天车机械损坏和冲击力。尤其是其电气方面，其效益和效果最为明显和突出，主要具体如下：
（1）采用Logix5555控制器实现整车电气控制系统，使硬件结构接线简单；通过编程实现控制功能、操作台档位逻辑互锁和整车保护措施，使天车操作、作业更加可靠、准确、安全；整车控制电源采用24VDC，使天车的安全性得到充分保障。
（2）大、小车的行走采用变频调速技术，使得启、停过程平滑、定位准确，有利于焙烧阳极编组、碳块装炉、焙烧炉吸料和填充料添加等作业需要（微动操作和定位准确要求）。
（3）整车电气系统应用大量的罗克韦尔自动化电机控制变频器、PLC、显示器等其它产品，通过网络控制，使电机调速控制、保护功能和工作信息迅速得到传输，实现了操作人员在驾驶室内，就能及时、准确了解到整车工作情况（如设备工作状态、故障诊断、故障前报警等信息），同时也便于帮助维修人员了解异常信息和处理故障。
（4）1336 pulsⅡ系列变频器具有调速范围宽、静态性好、启动转矩平缓、抗干扰能力强，十分适合机械拖动类设备的调速控制；1336 Impact系列变频器具有启动转矩大、抗过载能力强，适合重载提升类设备的调速控制；长期使用效果证明，1336系列变频器具有适用电网供电不稳或瞬停的移动设备环境的特点。由于天车通常是采用移动滑触式供电装置，在较大负载或移动工作情况下，其电源不稳定，会引起许多电器件工作异常问题。
（5）高海拔条件下工作稳定。由于我厂位于2300多米的高海拔地区，许多厂家的变频器在高海拔环境下，其使用过程中，会出现变频器过热、易烧坏和工作不稳定等现象。但1336系列变频器在长期使用中，却一直工作稳定、良好。
（6）抗噪性、耐高温能力均十分显著。铝电解阳极焙烧厂房内温度高（夏季温度高达58℃以上）、粉尘多（碳粉末、沥青烟气）环境恶劣。其次焙烧车间工作连续作业性强。Logix5555控制器和1336系列变频器长期在这种条件下工作，从未出现过工作异常现象和器件易老化问题。（7）使用过程中，设备维修费用低。投入使用6年来，除了天车上常用器件因机械方面被撞坏或挂坏外，其它电气控制器件均工作良好，电器件使用寿命很长。据维修费用统计，这台多功能天车每年平均维修费用只有7.2万/台（其中机械方面消耗费用为5.7万元以上），是国产同类天车维修费用的1/19。结束语
我厂四期阳极焙烧多功能天车采用Logix5550控制器、1336系列变频器和panel view1000终端显示器等自动化产品构建的控制系统，其优良的产品和技术，使天车控制和功能更加先进；天车此2005年投运至今，一直工作稳定可靠、故障率低、维护量小；整套系统自动化水平高、操作方便、报警准确等特点，达到了安全控制水平。实践证明，高性价比的罗克韦尔电气产品是自动化控制系统及应用领域首选的产品。
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