基于永磁調(diào)速裝置的除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

遷安首信自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司 田 超

基于永磁調(diào)速裝置的除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

遷安首信自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司 田 超

針對傳統(tǒng)除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)存在耗能高和自動(dòng)化程度低等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于永磁調(diào)速裝置，西門子PLC等現(xiàn)代控制技術(shù)的除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。本文簡單介紹了永磁調(diào)速裝置的工藝原理，著重分析了除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)等?，F(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行表明該系統(tǒng)節(jié)能、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定。

永磁調(diào)速 PL 節(jié)能

除塵風(fēng)機(jī)是一種大型除塵設(shè)備，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金、石化等工業(yè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的除塵風(fēng)機(jī)大多直接通過大型電機(jī)驅(qū)動(dòng)，控制多采用手動(dòng)控制或者繼電器，耗能大，生產(chǎn)效率低，工人操作也很不方便。近年來，永磁調(diào)速裝置、PLC的聯(lián)合使用對減少除塵風(fēng)機(jī)能耗，提高自動(dòng)化程度，對其穩(wěn)定運(yùn)行起到了重要作用。基于此，本文采用永磁調(diào)速裝置，西門子PLC等現(xiàn)代控制技術(shù)設(shè)計(jì)了一種除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能耗低、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定。

一、永磁調(diào)速裝置的工藝原理

永磁調(diào)速裝置是在永磁耦合器的基礎(chǔ)上加入調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)調(diào)速節(jié)能目的的一種調(diào)速機(jī)械。永磁調(diào)速器的基本結(jié)構(gòu)主要由兩部分組成：一部分是安裝在負(fù)載側(cè)（除塵風(fēng)機(jī)）的永磁轉(zhuǎn)子；另一部分是安裝在動(dòng)力側(cè)（電機(jī)）的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子可以自由獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，當(dāng)動(dòng)力側(cè)的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子在磁場中切割磁力線從而產(chǎn)生渦電流，渦電流產(chǎn)生感應(yīng)磁場與永磁體相互作用，產(chǎn)生扭矩，從而帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)工作。永磁轉(zhuǎn)子和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間沒有任何機(jī)械連接，存在氣隙，永磁調(diào)速就是通過調(diào)節(jié)永磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間氣隙的大小控制傳遞扭矩的大小，從而獲得可調(diào)節(jié)，可控制、可重復(fù)的負(fù)載轉(zhuǎn)速，達(dá)到減速節(jié)能的效果。

二、除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制

1.為了豐富和完善除塵風(fēng)機(jī)的控制功能，減少能耗，切實(shí)提高設(shè)備的自動(dòng)化水平和穩(wěn)定性能，要求除塵風(fēng)機(jī)具有以下功能：

（1）驅(qū)動(dòng)除塵風(fēng)機(jī)的電機(jī)具有啟動(dòng)、停止，急停、提速、降速的功能。

（2）永磁調(diào)速裝置可以讓除塵風(fēng)機(jī)在0-960r/min任意轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)即可在主控室內(nèi)畫面上進(jìn)行調(diào)節(jié)也可以在現(xiàn)場進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)（永磁調(diào)速執(zhí)行器上直接調(diào)節(jié)）。

（3）連鎖控制由PLC400主站控制，永磁調(diào)速裝置的各檢測信號和控制設(shè)備信號由PLC300控制。PLC400系統(tǒng)與300系統(tǒng)間的通訊依靠的是西門子公司的OLM模塊，完成控制信號及數(shù)據(jù)的高速傳遞與交換。

2.控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

安裝在系統(tǒng)各個(gè)部位的檢測儀表向PLC反饋現(xiàn)場的各種檢測信號，行程開關(guān)和操作臺上的按鈕向PLC發(fā)送各種控制信號，PLC按預(yù)先編寫的程序進(jìn)行邏輯計(jì)算并且輸出相應(yīng)的邏輯控制功能，從而使系統(tǒng)按照既定的工藝要求順利進(jìn)行工作。

（1）控制系統(tǒng)關(guān)鍵硬件的配置

①永磁調(diào)速裝置的配置

本系統(tǒng)采用了美國麥格鈉公司生產(chǎn)的永磁調(diào)速裝置（ASD）WH-2500，通過上級PLC傳遞的4～20mA的電流信號控制ASD調(diào)解除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，在滿足現(xiàn)場工藝需要的同時(shí)還大量節(jié)約了能源。該裝置還配備有水箱、水泵和板式換熱器，ASD軸承的稀油潤滑采用循環(huán)式油箱溢流潤滑。

②西門子PLC的選型

根據(jù)除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的工藝原理，結(jié)合ASD實(shí)際需要的模塊點(diǎn)數(shù)，本著節(jié)約成本的設(shè)計(jì)原則，選擇西門子S7-300系列PLC中性價(jià)比較高的6ES7 331-7KF02-0AB0（AI，8路，多種信號），6ES7332-5HF00-0AB0(AO，8路， 多 種 信 號)，6ES7321-1FH00-0AA0（DI，220V電 16點(diǎn) ），6ES7322-1BH01-0AA0（DO，16點(diǎn)）作為永磁調(diào)速裝置的基站。通過6GK1 503-2CB00（PROFIBUSOLM/G11，1個(gè)RS485接口，兩個(gè)BFOC）與除塵風(fēng)機(jī)400主站進(jìn)行通訊。

3.ASD控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

（1）西門子PLC程序的設(shè)計(jì)

ASD控制系統(tǒng)的編程軟件采用STEP7_V5.5，主要實(shí)現(xiàn)的邏輯控制功能有：操作臺按鈕的觸發(fā)響應(yīng)；兌鐵、煉鋼，出鋼時(shí)除塵風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)高速，其余時(shí)間低速運(yùn)轉(zhuǎn)；ASD各種模擬參數(shù)的反饋；與除塵風(fēng)機(jī)400主站實(shí)現(xiàn)通訊。

一般情況下，在編寫程序解決較復(fù)雜的問題時(shí)，為了使整個(gè)程序結(jié)構(gòu)清晰明了，通常根據(jù)程序要實(shí)現(xiàn)的主要功能，將程序劃分為若干個(gè)相對獨(dú)立的部分，使其中每個(gè)部分解決一個(gè)較小的功能。所以，該程序的設(shè)計(jì)亦可采用模塊化的程序設(shè)計(jì)。

（2）上位畫面的設(shè)計(jì)

ASD控制系統(tǒng)的畫面采用INTOUCH10.0創(chuàng)建的。主要實(shí)現(xiàn)的邏輯控制功能有：除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的各種遠(yuǎn)程操作；除塵風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的各種參數(shù)檢測。

四、結(jié)束語

經(jīng)過設(shè)計(jì)，永磁調(diào)速裝置成功安裝在了遷鋼—煉鋼5#除塵風(fēng)機(jī)上，遷鋼一煉鋼目前有四臺風(fēng)機(jī)是直接由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，通過一年多的實(shí)際使用，對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)減少了機(jī)械振動(dòng)量的80%左右，能耗和維護(hù)工作量減少一半以上，因設(shè)備維護(hù)維修的費(fèi)用、停工損失等大大降低。

[1]齊從謙，王士蘭編.PLC技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000

[2]陽憲惠.工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2003

[3]陳立定.電氣控制與可編程控制器[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社，2003

ISSN2095-6711/Z01-2015-07-0257