1 引言
　　方斗山水泥有限公司Φ3m×50m四級旋風預熱帶窯外分解窯2003年4月改造以來，窯尾使用電磁調(diào)速電動機和沖板流量計手動調(diào)節(jié)入窯料流量，工藝流程如圖1所示。

　　來自生粉倉和電收塵的混合物料經(jīng)斗式提升機提升到穩(wěn)流倉（29T），調(diào)節(jié)雙管螺旋喂料機（LE250×2000mm4.1～41m2／h）的轉(zhuǎn)速就可調(diào)節(jié)穩(wěn)流倉的下料量，物料經(jīng)雙管螺旋喂料機后進入沖板流量計對物料計量，然后經(jīng)氣力提升泵提升至窯外分解爐2級筒。操作人員根據(jù)沖板流量計—流量積算儀顯示的料流量手動調(diào)節(jié)電磁調(diào)速電動機的轉(zhuǎn)速，以給定入窯料流量，當料流量發(fā)生波動時，操作人員必須手動調(diào)節(jié)電磁調(diào)速電動機的轉(zhuǎn)速，以穩(wěn)定入窯料流量。使用過程中發(fā)現(xiàn)在窯尾風壓變化、物料濕度變化、電收塵器振打過后或生粉倉來料不均的情況下，通過雙管螺旋喂料機的料流量均會頻繁波動，且幅度很大，經(jīng)常冒料失控，操作人員需頻繁調(diào)節(jié)電磁調(diào)速電動機轉(zhuǎn)速，且難以穩(wěn)定入窯料流量，這給后級煅燒帶來很大的不便，質(zhì)量難以控制，且電磁調(diào)速電動機在惡劣環(huán)境下故障頻繁，決定對其改造。
　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　利用閑置的一臺西門子MicroMas ter43037kW變頻器來調(diào)節(jié)雙管螺旋喂料機驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)速，用一臺Y系列15kW4極三相異步電動機更換掉以前的電磁調(diào)速電動機。MM430為通用變頻器，內(nèi)置PID功能簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，F(xiàn)CC（磁通電流限制）改善了動態(tài)響應和電動機的控制特性，BiCo（二進制互聯(lián)連接）技術(shù)為應用設(shè)計帶來了極大的靈活性。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
　　當在手動方式下運行時，給定信號為轉(zhuǎn)速信號，開環(huán)控制電動機轉(zhuǎn)速；當在自動方式下運行時，給定信號為料流量信號，MM430變頻器、螺旋喂料機、沖板流量計、流量積算儀組成PID閉環(huán)控制系統(tǒng)。沖板流量計輸出的正比于料流量的頻率信號，經(jīng)流量積算儀標定（兼有顯示料流量，累積料流量的功能）輸出正比于料流量的1～5V電壓信號，經(jīng)隔離后反饋到MM430變頻器完成閉環(huán)控制。這是一個典型的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)，在此主要講述變頻器功能的實現(xiàn)。
　　3 變頻器控制
　　如圖3所示，由電位器W1提供給定電壓信號進入模入通道AN1，電壓表V1指示給定電壓，電壓表表盤標定為料流量0～80t／h和轉(zhuǎn)速（輸出頻率）0～50Hz兩條刻度，以方便操作。SA1待機／運行旋鈕使用數(shù)字輸入通道DI1用于變頻器的啟動停機，當斷開時變頻器處于待機狀態(tài)停止輸出，冷卻風扇停機以延長使用壽命，指示燈HG1和HG2同時點亮以指示變頻器當前工作狀態(tài)。SA2自動／手動旋鈕使用數(shù)字輸入通道DI3用于系統(tǒng)運行方式的選擇，由于大部分時間在自動方式工作，所以設(shè)置斷開為自動方式。FR為電動機熱繼電器常閉觸點，使用數(shù)字輸入通道DI4，MM430變頻器內(nèi)部有較為完善的基于電動機數(shù)學模型的電子式熱過載繼電器，但它需要在現(xiàn)場檢測正確的電動機參數(shù)，有時感覺多有不便，所以使用外部熱繼電器為后備保護。反饋信號使用模入通道AN2，使用信號隔離器防止變頻器干擾進入流量積算儀。模出通道AO1設(shè)置為變頻器輸出頻率指示，模出通道AO2設(shè)置為變頻器輸出電流指示。數(shù)字輸出DO1用于HR1變頻器故障或報警指示；數(shù)字輸出DO2用于當變頻器輸出頻率低于5Hz超過5s指示，系統(tǒng)正常運行時輸出頻率一般在8Hz～45Hz，當指示燈HG1點亮時表明料流量波動較大可能冒料，電動機轉(zhuǎn)速過低不宜長時間運行；數(shù)字輸出DO3用于變頻器輸出頻率達到50Hz指示，當指示燈HG2點亮時表明可能缺料。指示燈使用24V供電以增強系統(tǒng)的可靠性。

　　如圖4所示，當自動／手動旋鈕置于自動方式時，r0722．2為邏輯0，通過NOT2反相為邏輯1把單刀雙擲邏輯開關(guān)接通PID通道，變頻器在PID閉環(huán)控制下運行，模入通道AN1此時為料流量給定。當自動／手動旋鈕置于手動方式時，單刀雙擲邏輯開關(guān)接通主設(shè)定通道，變頻器在開環(huán)控制下運行，模入通道AN1此時為轉(zhuǎn)速給定。
　　MM430變頻器故障與報警信號為兩個不同的位，分別為r0052．3與r0052．7，兩個位通過內(nèi)部邏輯或OR1驅(qū)動數(shù)字輸出DO1。驅(qū)動裝置準備位r0052．0與變頻器的實際頻率f-act＜＝p2155（f－1）（p2155f－1設(shè)為5Hz）位r0053．5通過內(nèi)部邏輯或OR2驅(qū)動數(shù)字輸出DO2。驅(qū)動裝置準備位r0052．0與已達最大頻率位r0052．A通過內(nèi)部邏輯或OR3驅(qū)動數(shù)字輸出DO3。數(shù)字輸出的3個邏輯較簡單，在此未給出邏輯圖。其他的一些參數(shù)設(shè)置如ADC標定、DAC標定、電動機參數(shù)自動監(jiān)測、保護參數(shù)的設(shè)置在其他變頻器中也較常用，在此不再贅述。
　　4調(diào)試中遇到的問題
　　（1）干擾。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)當變頻器有輸出時，流量積算儀受到嚴重干擾，頻繁死機重啟。由于在生產(chǎn)線建設(shè)時窯尾到窯頭中控室的儀表通訊回路、沖板流量計—流量積算儀回路和強電回路在一個走線架上敷設(shè)，變頻器安裝在窯頭中控室到窯尾電動機的電纜也在此走線架上敷設(shè)，且長達80m，沖板流量計—流量積算儀之間為脈沖信號，頻率正好和變頻器的載頻接近，干擾由此產(chǎn)生。按變頻器手冊的要求，電動機機殼與變頻器可靠聯(lián)接且接地，采用四芯電纜接線，干擾信號通過地線回到變頻器，有效地解決了對流量積算儀的干擾。其他回路都為4～20mA電流環(huán)或強電開關(guān)量抗干擾能力較強，未產(chǎn)生干擾。
　　（2）兩個模出通道設(shè)置為電壓輸出，按變頻器手冊說明，需在端子上并聯(lián)一個500Ω電阻進行電流／電壓轉(zhuǎn)換，但在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，由于輸出電壓表V1V2的內(nèi)阻關(guān)系模出通道滿偏并不能在500Ω電阻上取得10V電壓，所以電阻增加到520Ω結(jié)合變頻器內(nèi)部對兩個模出通道標定使輸出電壓達到10V。
　　（3）變頻器上電時跳F0080ADC輸入信號丟失故障代碼，按復位鍵后正常。查輸入信號正常且一直存在（因流量積算儀和隔離器為不間斷供電），變頻器P0762信號丟失的延遲時間缺省值為10mS，調(diào)為1000mS解決上電跳F0080故障代碼。
　　（4）PID參數(shù)的選擇。經(jīng)過調(diào)試選擇P＝0．4,I＝9S,D＝3S在冒料后可以得到快速的響應，同時不至于產(chǎn)生振蕩。當冒料發(fā)生時，變頻器可以快速地降低到0，防止料流量過大，但物料仍會通過雙管螺旋喂料機達數(shù)T，雙管螺旋喂料機無法有效鎖料的問題仍給后級設(shè)備帶來壓力，所以準備在雙管螺旋喂料機與穩(wěn)流倉之間加一級葉輪給料機，形成雙閉環(huán)，以達到入窯物料恒流量控制。
　　（5）變頻器計算的電動機溫度不準確。變頻器使用電動機參數(shù)自動計算功能，p0335電動機的冷卻使用缺省值0（自冷：采用安裝在電動機軸上的風機進行冷卻），運行中自動計算的電動機溫度遠高于實際電動機溫度，頻繁跳閘。p0335電動機的冷卻改為值2（自冷和內(nèi)置冷卻風機），自動計算的電動機溫度與實際電動機溫度相符。
　　5結(jié)束語
　　MM430的內(nèi)置PID和Bico能夠?qū)崿F(xiàn)簡單反饋和邏輯控制，避免在簡單任務中使用PLC或復雜的繼電控制，從而給設(shè)計人員帶來極大的靈活性，降低了系統(tǒng)的成本。本文所述的系統(tǒng)在變頻器單機的情況下實現(xiàn)了友好的操作界面和控制功能，有效地降低了操作人員的勞動強度，減少了冒料的次數(shù)，非冒料的情況下能夠穩(wěn)定在目標值±2T的范圍內(nèi)，即使冒料后也能夠快速作出反應，不超過目標值±10T10S，避免入窯料流量過度失控，有效地降低了入窯物料的波動范圍。