PLC和变频器在硅铁配料生产线改造中的应用

　　1 引言

　　配料生产线作为整个硅铁生产中的重要环节，其工艺性能技术指标，对整个硅铁生产工艺流程和硅铁产品质量提高有着直接的影响。目前西北地区许多硅铁厂的配料生产线的控制方式还停留在上世纪六、七十年代的继电器控制水平。随着对硅铁需求的数量增加和质量的更高要求，因此对落后的生产工艺进行改造显得非常必要。本文就某硅铁厂硅铁配料生产线控制系统的改造进行阐述。

　　2 改造前状况

　　原配料系统是由一台电子秤和布置在方形料仓四周的四台电磁下料机构成，控制系统是由简单的继电器组成的单控制回路，依靠人工在现场分别操作下料机完成配料。配料仓通过气阀将配好的物料卸到运料小车里，小车沿斜桥上料系统将物料加入到炉膛冶炼。系统主要存在以下问题。

　　①系统是人工控制，处于开环控制状态，配料误差大，无法满足控制精度，造成产品质量不稳定。

　　②运料小车卷扬机电机在全速运行时，由限位开关急停制动，容易因惯性过大造成制动失灵或停车位置不准，有时出现“挂顶”及“溜沟”事故，严重影响生产。

　　③原系统料车是恒速运行，由于起动频繁，起动电流过大，长时间运行必然会引起电网的波动，接触器及电机线圈容易烧毁。

　　④料车在斜桥上端卸料时，如果抱闸失灵，料车将在重力作用下下滑，带动电机反转，损坏系统设备。

　　⑤现场粉尘较大，工作环境恶劣。

　　3 改造方案设计

　　由于原来场地空间只适宜旧配料生产工艺，厂方要求在不改变原有配料工艺和机械设备基础上尽最大可能地实现配料工艺自动化，从而节约改造资金。为此采取如下措施。

　　①机械设备和原有配料工艺保留。在四个大仓下面各装一个电磁振动给料机，四种物料仍然使用同一台电子称重仪，配料方法是四种物料依次配料，不许同时配。

　　②对电气控制系统进行改造。在上位机中使用“组态王”控制软件，以串口通讯方式与PLC 连接，以实现可视化操作。系统的设计分为手动及自动控制系统两部分，手动控制系统作为一种应急控制而存在。系统采用IND560 型电子秤仪表头完成，自动控制系统采用S7-200 型PLC 加扩展模块实现。由上位机(研华工控机ARK 3389)、PLC、电磁振动控制器、电磁振动给料机、称重传感器和变频器组成一个小型的DCS 系统。由值班人员在控制室完成所有物料的配料过程。

　　③上料小车由继电器控制卷扬机直接起动、恒速运行改为FR-740 型交流变频器变速驱动控制。变频调速是按照U/f 恒压频比规律或矢量控制方式进行工作，通过改变定子供电频率达到电动机调速目的。调速过程中，人为机械特性与固有机械特性基本平行，消耗的转差功率变化不大，效率很高，节电效果明显。使用变频器控制能实现无级调速并且降低起动电流，减少对绕组的绝缘破坏，延长电动机使用寿命。同时变频器的一些保护功能可以大大提高生产安全性。所以使用变频调速方案可以很好地解决上述系统中存在的问题。