高炉卷扬机PLC控制变频调速系统设计

摘要

高炉上料卷扬机是高炉的关键设备之一，当前国内多数304M3级高炉的主卷

扬机的调速方式采用转子串电阻调速式，但电阻容易烧毁，加上卷扬机钢丝绳松紧程度不一，有时出现料车“挂顶”事故，严重影响了生产，因此需要此系统进行改造。本文针对异步电机这样一个多变量的、强祸合、参数时变的复杂非线性系统，系统地研究了异步电机参数辨识与状态估计方法，分析了交流电动机各种调速方法的优劣。转子磁场定向控制使交流调速系统的性能产生了质的飞跃，异步电机无速度传感器矢量控制更是增加了系统的简易性和鲁棒性，这种系统需解决两个问题:转速的估计和转子磁链的观测。对系统的仿真实验表明，基于模型参考自适应系统的矢量控制系统具有较好的静态和动态性能，选择了矢量控制变频器解决进料系统控制问题。最后，本文给出了一种基于矢量控制的异步电机变频调速系统实现方案。变频调速的主电路设计是带有特殊性的电力电路设计，既要遵守电力设计的一般规律，也要考虑变频调速系统的特殊情况，同时针对控制目的选择变频器，通过控制端子实现的控制系统功能，正确设置命令和频率源等参数，采用PLC控制保证调速控制精度，考虑控制电路的抗干扰措施，对硬、软件进行了优化设计，从而保证了系统控制的实时性和安全性。

关键词: 高炉；上料卷扬机；PLC变频器；变频调速

1

Blast furnace hoist

Abstract

Blast Furnace Feeding winch is one of the key equipment, most of the current

domesticBF-300 m3 the main winch by way of rotor speed governor string resistance, but resistance toburning, With varying degrees of elastic rope winch, sometimes expected to \be transformed. This paper induction motor that more than one variable, strong coupling, time-varying parameters of the complex nonlinear systems, systematic study of the induction motor parameter identification with the state estimation methods, the analysis of the various AC Motor Speed way the pros and cons. Rotor field oriented control system to speed the exchange of properties of a qualitative leap, asynchronous motor speed sensor vector control is to increase the system's simplicity and robustness, such systems need to solve two problems: the estimated speed And the rotor flux observation. The system simulation experiments show that, based on the model reference adaptive system of vector control system has good static and dynamic performance, choose the vector control converter solution feed system control issues. Finally, this paper, which is based on vector control of the induction motor Frequency Control System programmer. Frequency Control of the main circuit design is a unique power circuit design, it is necessary to comply with the design of the power of the general laws and Frequency Control System should also consider the special circumstances, for control purposes choice inverter, by controlling the realization of the terminal control System, properly set up a command and parameters such as frequency source, a PLC control ensure speed control accuracy and control circuit to consider the anti-amming measures, the hardware and software has been optimized design, thus ensuring a system of real-time control and safety.

Keywords；Blast furnace; Feedingwinch; PLC Drive; Frequency

2

前 言

1.系统的背景和研究意义

高炉上料卷扬机是高炉冶金系统的关键设备之一，当前多数的高炉卷扬机的调速方式传奇串电阻调速，但电阻容易烧毁，加上卷扬机钢丝绳松紧程度不一，有时出现料车“挂顶”事故，严重影响了生产，因此需要此系统进行改造。本文给出了一种基于矢量控制的电机变频调速系统实现方案，使系统具有较好的工作性能。同时采用PLC控制保证调速控制精度，考虑控制电路的空干扰措施，对硬、软件进行了优化设计，从而保证了系统控制的可靠性和安全性。

2.PLC技术的发展及工作特点

2.1 PLC的概述

可编程逻辑控制器，及PLC，是一种可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、技术与计算操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 2.2 PLC的发展

20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，可使编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机噶站起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为PLC（Programmable Logic Controller）。

20世纪70年代终末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。

20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。

20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30—40%。在这时期，PLC在处理模模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程

3