发表于：2009/1/10 20:55:29
#0楼
全数字智能控制器在磁盘天车上的应用[/b]
随着科技的发展，越来越多的自动化产品应用到工业企业的生产领域。承德钢铁公司炼钢厂天车系统可谓是生产环节的重中之重，可是多数的天车还是处于最低端的电控方式，使得生产速度和质量在很大程度上受到制约。下面我以磁盘天车为例讲述一种先进的自动化控制系统 —— 全数字可控硅智能控制器。
众所周知，磁盘天车在炼钢系统中是必不可少的，它肩负着提钒工艺中的铁块装载和炼钢工艺中的废钢装载任务，使用率高，是天车系统的重要组成部分。老式的磁盘天车控磁系统，是将工业电压（380v 50hz）通过变压器变压，再经过二极管桥式整流后，控制直流接触器吸合，直接接入电磁铁的线圈，完成激磁。退磁时断开给磁接触器，通过退磁接触器向电磁铁接入反向电压，抵消磁盘中的剩磁，完成退磁，电能余量通过泄放电阻吸收掉。这种控制系统的磁路中的磁通随电网波动很大，为了保持吸力，一般都是将磁通保持在过饱和状态，电阻上消耗的功率过多，电能浪费大，磁盘老化严重。另外，电磁铁本身是大电感负载，直流接触器的开断弧光很大，造成元器件损坏频繁，故障率高，维修量大。这种控磁系统在炼钢厂紧张的生产节奏中已远远无法满足高效的生产需要。
针对这种情况，炼钢厂引进了由大连美恒自动化有限公司设计研发的全数字智能控制器。这是一种基于直流调速器和可编程控制器相结合的控制方式，利用软件的程序来控制物理接点，用可控硅整流完全取代了二极管和直流接触器，全数字的人机界面，方便的存储和设定，内部的智能模块可以自动实现多级的正反向强激磁，可使电磁铁工作在最佳状态。
一、工作原理：
智能控磁系统进行工作主要有三个阶段：正向激磁，维持吊重，反向退磁。
1、正向激磁：系统利用6个可控硅组成三相全控桥整流电路，利用可控硅的触发角度来控制电流的大小，并利用电流的限制功能来控制电流的最大值和最小值。控制器内部含有智能pid控制模块，可以根据负载的大小建立合适的励磁电压快速建立饱和磁场，此电压并不超过磁盘的额定工作电压，完成工艺要求的同时不会对设备造成过大的冲击。
2、维持吊重：传统的控磁系统吊物运输过程重总是保持强激磁过程，这样会使磁盘产生较大的感应电势而破坏磁盘的绕组绝缘，并且增加了电能的损耗。智能控制器则可以在重物吊起后将激磁电流降低到可以维持吊住重物的稳定电流，节约电能的同时更保护了磁盘设备。
3、反向退磁：一般的退磁方法是在磁盘电流为零时通入反向直流电，磁盘断电瞬间，因传统的直流接触器开关动作慢，因而产生相当大的自感电势，可达上千伏，泄放电阻经常因此烧断，直流接触器触电将产生较大弧光，损坏设备。智能控制系统则可以通过控制另外6个可控硅组成的整流电路，在磁盘断电瞬间向磁盘通入反向电流，可将磁盘内部储存的能量一部分克服磁力，一部分反馈回电网而不产生破坏作用，这个过程非常短，在剩磁消失后，反向电流也减为零，这样加快了卸载吊物的速度。
二、控制系统参数：（提钒炼钢一厂40t转炉天车系统5#磁盘吊）
1
application
应用功能选择
1——4
1
2
lift voltage1
强励电压1
30—135%
95%
3
drop voltage1
退磁电压1
30—100%
35%
4
ramp down
放电时间
1—255sec
2s
5
hold voltage
维持电压
30—100%
65%
6
lift time
强励时间
0.1—25.5sec
3—5s
7
drop time
退磁时间
0.1—25.5sec
2s
8
change over volts
切换电压
1—480v
92v
9
over voltage
过压保护值
1—612v
252v
10
ct ratio
电流互感器比率
50：1/ 100：1
200：1/ 300：1
无
11
magnet nominal(i)
电磁盘额定电流
1—127amps；
1—255amps；
无
三、控制系统部件及功能：
1、外控部件：
1）控制电源开关 —— 为控制回路提供220v ac电源
2）主令控制器 —— 操作给磁和退磁的指令
3）控制继电器 —— 将指令以10v dc 的形式输入控制系统
4）故障继电器 —— 故障输出，封锁装置运行
2、控制箱插件：
1）阻容吸收板 —— 吸收电源的瞬变扰动，抑制浪涌电压损坏可控硅。
2）相位触发板 —— 控制整流可控硅相位触发延迟角度，同时在相不平衡或相位错误时提供保护信号，并提供电路电源 10v dc。触发电路使用了相位锁定环控制技术，使其对供电干扰不敏感。
3) 逆向触发板 —— 控制反向可控硅相位触发延迟角度。
4）控制电路板 ——此板包含一个微处理器与输入输出端口。微处理器集成了程序记忆单元，数据存储单元（ram）和串行通讯口。控制板为装置的各种应用提供了控制，控制装置实现整流，逆变，反向并提供触发比较电压。
四、故障表及分析：
no
故 障
含 义
故 障 分 析
1
input phases
输入相序错误
（1）相序错误 （2）失相或缺相 （3）触发板故障 （4）控制板故障 （5）电源电压小于65%触发板要求的额定电压。
2
overvoltage
过压
磁盘端电压大于参数的设定值
3
stack over temperature
散热器过热
散热器温度超过了100℃
4
phase unbalance
相不平衡
（1）相电流不平衡值超过30% （2）触发电路故障 （3）控制板故障（4）显示板与控制板连接电缆故障
5
overcurrent
过流
（1）电流超过设定值 （2）触发板故障
6
memory fault
存储卡故障
（1）eeprom内没有参数 （2）控制板与显示板参数不相配
7
output fault
输出故障
（1）可控硅损坏（2）电磁盘开路（3）磁盘电缆损坏（4）触发板故障
此装置具有故障显示和记录故障历史功能，使得维修人员在出现故障的时候可以缩短检查时间，尽快处理故障，恢复设备的正常的运行，并且记录下故障以便为故障频率的统计和故障推断提供依据。
结束语：
磁盘天车在钢铁、矿业、机械等企业广泛使用，是极其耗能的部分。全数字智能控制器很明显地改善了设备损耗和电能损耗的状态，降低了设备故障率，提高了生产效率。科技发展，日新月异，诸多企业都在为节能降耗、挖潜增效不懈地努力着，相信这种可以显著提高企业生产力的智能控制系统将会大量应用在各种生产领域中，促进工业企业的飞速发展。
申子
2008.10.22
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原文地址： Http://blog.gkong.com/more.asp?id=74481&Name=shen-5302
随着科技的发展，越来越多的自动化产品应用到工业企业的生产领域。承德钢铁公司炼钢厂天车系统可谓是生产环节的重中之重，可是多数的天车还是处于最低端的电控方式，使得生产速度和质量在很大程度上受到制约。下面我以磁盘天车为例讲述一种先进的自动化控制系统 —— 全数字可控硅智能控制器。
众所周知，磁盘天车在炼钢系统中是必不可少的，它肩负着提钒工艺中的铁块装载和炼钢工艺中的废钢装载任务，使用率高，是天车系统的重要组成部分。老式的磁盘天车控磁系统，是将工业电压（380v 50hz）通过变压器变压，再经过二极管桥式整流后，控制直流接触器吸合，直接接入电磁铁的线圈，完成激磁。退磁时断开给磁接触器，通过退磁接触器向电磁铁接入反向电压，抵消磁盘中的剩磁，完成退磁，电能余量通过泄放电阻吸收掉。这种控制系统的磁路中的磁通随电网波动很大，为了保持吸力，一般都是将磁通保持在过饱和状态，电阻上消耗的功率过多，电能浪费大，磁盘老化严重。另外，电磁铁本身是大电感负载，直流接触器的开断弧光很大，造成元器件损坏频繁，故障率高，维修量大。这种控磁系统在炼钢厂紧张的生产节奏中已远远无法满足高效的生产需要。
针对这种情况，炼钢厂引进了由大连美恒自动化有限公司设计研发的全数字智能控制器。这是一种基于直流调速器和可编程控制器相结合的控制方式，利用软件的程序来控制物理接点，用可控硅整流完全取代了二极管和直流接触器，全数字的人机界面，方便的存储和设定，内部的智能模块可以自动实现多级的正反向强激磁，可使电磁铁工作在最佳状态。
一、工作原理：
智能控磁系统进行工作主要有三个阶段：正向激磁，维持吊重，反向退磁。
1、正向激磁：系统利用6个可控硅组成三相全控桥整流电路，利用可控硅的触发角度来控制电流的大小，并利用电流的限制功能来控制电流的最大值和最小值。控制器内部含有智能pid控制模块，可以根据负载的大小建立合适的励磁电压快速建立饱和磁场，此电压并不超过磁盘的额定工作电压，完成工艺要求的同时不会对设备造成过大的冲击。
2、维持吊重：传统的控磁系统吊物运输过程重总是保持强激磁过程，这样会使磁盘产生较大的感应电势而破坏磁盘的绕组绝缘，并且增加了电能的损耗。智能控制器则可以在重物吊起后将激磁电流降低到可以维持吊住重物的稳定电流，节约电能的同时更保护了磁盘设备。
3、反向退磁：一般的退磁方法是在磁盘电流为零时通入反向直流电，磁盘断电瞬间，因传统的直流接触器开关动作慢，因而产生相当大的自感电势，可达上千伏，泄放电阻经常因此烧断，直流接触器触电将产生较大弧光，损坏设备。智能控制系统则可以通过控制另外6个可控硅组成的整流电路，在磁盘断电瞬间向磁盘通入反向电流，可将磁盘内部储存的能量一部分克服磁力，一部分反馈回电网而不产生破坏作用，这个过程非常短，在剩磁消失后，反向电流也减为零，这样加快了卸载吊物的速度。
二、控制系统参数：（提钒炼钢一厂40t转炉天车系统5#磁盘吊）
1
application
应用功能选择
1——4
1
2
lift voltage1
强励电压1
30—135%
95%
3
drop voltage1
退磁电压1
30—100%
35%
4
ramp down
放电时间
1—255sec
2s
5
hold voltage
维持电压
30—100%
65%
6
lift time
强励时间
0.1—25.5sec
3—5s
7
drop time
退磁时间
0.1—25.5sec
2s
8
change over volts
切换电压
1—480v
92v
9
over voltage
过压保护值
1—612v
252v
10
ct ratio
电流互感器比率
50：1/ 100：1
200：1/ 300：1
无
11
magnet nominal(i)
电磁盘额定电流
1—127amps；
1—255amps；
无
三、控制系统部件及功能：
1、外控部件：
1）控制电源开关 —— 为控制回路提供220v ac电源
2）主令控制器 —— 操作给磁和退磁的指令
3）控制继电器 —— 将指令以10v dc 的形式输入控制系统
4）故障继电器 —— 故障输出，封锁装置运行
2、控制箱插件：
1）阻容吸收板 —— 吸收电源的瞬变扰动，抑制浪涌电压损坏可控硅。
2）相位触发板 —— 控制整流可控硅相位触发延迟角度，同时在相不平衡或相位错误时提供保护信号，并提供电路电源 10v dc。触发电路使用了相位锁定环控制技术，使其对供电干扰不敏感。
3) 逆向触发板 —— 控制反向可控硅相位触发延迟角度。
4）控制电路板 ——此板包含一个微处理器与输入输出端口。微处理器集成了程序记忆单元，数据存储单元（ram）和串行通讯口。控制板为装置的各种应用提供了控制，控制装置实现整流，逆变，反向并提供触发比较电压。
四、故障表及分析：
no
故 障
含 义
故 障 分 析
1
input phases
输入相序错误
（1）相序错误 （2）失相或缺相 （3）触发板故障 （4）控制板故障 （5）电源电压小于65%触发板要求的额定电压。
2
overvoltage
过压
磁盘端电压大于参数的设定值
3
stack over temperature
散热器过热
散热器温度超过了100℃
4
phase unbalance
相不平衡
（1）相电流不平衡值超过30% （2）触发电路故障 （3）控制板故障（4）显示板与控制板连接电缆故障
5
overcurrent
过流
（1）电流超过设定值 （2）触发板故障
6
memory fault
存储卡故障
（1）eeprom内没有参数 （2）控制板与显示板参数不相配
7
output fault
输出故障
（1）可控硅损坏（2）电磁盘开路（3）磁盘电缆损坏（4）触发板故障
此装置具有故障显示和记录故障历史功能，使得维修人员在出现故障的时候可以缩短检查时间，尽快处理故障，恢复设备的正常的运行，并且记录下故障以便为故障频率的统计和故障推断提供依据。
结束语：
磁盘天车在钢铁、矿业、机械等企业广泛使用，是极其耗能的部分。全数字智能控制器很明显地改善了设备损耗和电能损耗的状态，降低了设备故障率，提高了生产效率。科技发展，日新月异，诸多企业都在为节能降耗、挖潜增效不懈地努力着，相信这种可以显著提高企业生产力的智能控制系统将会大量应用在各种生产领域中，促进工业企业的飞速发展。
申子
2008.10.22
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