剝鋅機應用系統中的制動電阻和制動單元(下)

      上接《剝鋅機應用系統中的制動電阻和制動單元(上)》
      （2）剝鋅機和刷洗機鏈條的位置控制 　　
      多功能自動行車先將陰極板放在鏈條上。鏈條每次前進一個固定的距離將單塊陰極板傳動到提升裝置上方，然后提升電機帶動提升裝置將陰極板提升到一定高度從而完成剝鋅和刷洗，該塊陰極板的剝鋅或刷洗結束后鏈條再移動一步，將下一塊陰極板傳動到制定位置。因此需要對鏈條進行位置控制。 　　
 
      在鏈條上設定兩個傳感器，第一個傳感器為減速位，第二個傳感器為停止位。陰極板首先高速運行直到減速位被激活，減速位激活后速度減低直到停止位被激活。鏈條傳送有一個問題是需要防止陰極板搖擺。由于陰極板高度為1.6m，當鏈條運動時必然會導致陰極板嚴重搖擺，而這是不允許出現的。本項目采用以下方法防止搖擺：將鏈條移動一次分成四步。第一步以800r/min的速度運行700ms；第二步以150r/min的速度運行350ms，目的是使陰極板從后方晃動到前方；第三步以1200r/min的速度運行直到減速位傳感器被激活；第四步以200r/min的低速運行直到停止位傳感器被激活。可以通過調整第一步和第二步的速度、時間值來使得陰極板在運動過程中動量剛好抵消，盡量保持鏈條停止后陰極板平穩。
 
      （3）制動輪胎和傳送皮帶之間的速度同步控制 　　
      鋅片剝離后從剝鋅單元掉落，由于鋅片重約90kg，因此需要制動單元對其進行制動和減速后放置在傳送皮帶上，然后進行堆垛等作業。制動單元由3部分組成，上方有2組輪胎，鋅片掉入輪胎中間后通過控制輪胎的轉速來控制鋅片掉落的速度，當鋅片下降到一定高度后下面的那組制動單元（輪胎）傾斜從而將鋅片成一定角度放下，與此同時下方的傳送皮帶速度必須與鋅片下降的速度配合，使鋅片順利掉落到皮帶上。因此兩者之間的速度需同步。制動輪胎電機軸和傳送皮帶電機軸由同一個控制單元cu320控制，各軸之間能相互進行數據交換，因此通過直接設定兩者之間的速度即可達到良好的同步效果。

      四、制動單元的選用
　　由剝鋅機工作原理可見，提升、傳動等的制動環節電機始終處于發電模式，由變頻器的主回路知道，此時電機側反饋回的能量將通過逆變回路的續流二極管D1-D6反饋到直流回路的濾波電容C1、C2上，這時變頻器的母線電壓Ud會升高(即泵升電壓)，過高的泵升電壓將使變頻器出現過壓保護，甚至會損壞變頻器，為此，必須加裝制動組件，當制動單元控制回路檢測到直流母線電壓達到一定值時控制其開關管IGBT開通，制動電阻接到回路中，將電機的反饋的制動能量消耗在電阻上。

      制動單元動作后，泄放的能量大于回饋能量，直流回路的電壓開始下降，當它下降到變頻器的安全值，則制動單元自動控制放電用開關管關閉，停止放電。這一充電與放電過程由變頻器和制動組件自動完成，維持直流回路電壓在一個安全的范圍之內。由此可見，剝鋅機采用變頻器控制時都要求裝置制動單元才能滿足要求，這里選用常州博邦電氣有限公司生產的制動單元，以電機功率為55kw為例，選用BBU制動單元。制動電阻、制動單元與變頻系統的控制圖如圖2所示。

                                                                    圖2 變頻系統示意圖
 
      由上述可知，選擇制動組件的基本原則是：制動單元和制動電阻的最大瞬時放電能力大于或等于最大瞬時回饋能量。制動組件的平均放電能量大于平均回饋能量。 　　
 
      通常，制動單元和制動電阻的最大瞬時放電能力由其放電開關管的額定電流所決定，而平均放電能力則取決于制動電阻的額定功率大小。

      五、項目運行情況及應用體會
      中國第一套3.2m2大極板全自動剝鋅系統在中金嶺南丹霞冶煉廠投產使用以來，已經有一年多時間，在強酸性和強磁場的惡劣環境下設備運行順利，運轉效率較高。鑒于其的成功，云南、內蒙等多家企業來廠參觀學習，并已有兩家企業引進了該套全自動剝鋅系統。 　　     

      全自動剝鋅系統在調試和實際使用中，siemens產品的靈活性、開放性、完善的技術文檔、良好的技術支持，使得現場調試較為輕松，保證了日后維護工作相對簡單便利。在本項目的調試使用中，有以下體會。 　　
 
      （1）本項目實現了極其簡單的設計和調試過程。工程設計與組態工具使用sizer，快速而可靠的找到了最佳配置；參數的設定和調試使用快速調試工具starter，通過完善的技術文檔，調試人員可以在沒有專業技巧的情況下在短時間內對一套復雜的驅動系統進行調試。 　　
 
      （2）與simatic、simotion和sinumerik一樣，sinamics是全集成自動化系統中的核心組成部分之一。本項目通過對plc、sinamics s120、et200m和hmi的集成，很好的體現了siemens tia的理念。 　　
 
      （3）sinamics s120使用矢量控制的方法控制交流伺服電機，使得電機機械特性線性度明顯提高而且起動力矩增大，使交流電機達到直流電機的控制效果。sinamics s120與其它變頻器相比，其具有更硬的控制特性，尤其體現在低頻時。采用無傳感器的矢量控制，其轉速誤差可以控制在正負1rpm內。 　　
 
      （4）目前交流伺服矢量控制系統通常使用絕對值編碼器來測量電機轉子的速度和位置信號，這大大增加了硬件成本。另外，本項目由于電磁干擾較大，現場環境惡劣，編碼器的測量精度也會相應受到影響。利用sinamics s120強大的定位功能，采用帶一個位置編碼器的速度控制，完全滿足生產的需求。 　　

     （5）提升電機制動采用直流注入的方式，在調試結束并正常運行約4個月后，刷洗機的提升電機燒了，換上新電機后發熱依然比較嚴重，常常達到80°甚至更高。后修改專家參數p1232直流制動電流值，從15a調整到8.5a；p1233直流制動時間值，從3s調整到1.5s后解決這個問題。