关键词：MM440变频器，矢量控制，增量编码器
一、高炉探尺工艺流程
在冶金行业炼铁生产中，探尺作为高炉的眼睛，起着非常重要的作用，它既为高炉操作者提供准确的料线依据，同时也是炉顶上料系统工作开始地指令发出者。高炉探尺是用来检测跟踪高炉内矿石与焦碳等物料的料面位置，控制矿石与焦碳等物料向炉内的上料过程。当探尺检测炉内的物料下放到设定的料面时，探尺自动提升到顶部，矿石与焦碳等物料依据工艺设定值向高炉炉内上料。上料完成后，探尺自顶部按一定的速度开始自动放尺，下放到炉内物料的料面后，探尺被物料支撑，速度减至为零，随后跟随物料下放，直到再次检测到炉内的物料下放到设定的料面时，探尺自动提升。如此循环往复，使探尺稳定在一个料面高度。
二、传统探尺的弊端
1、放尺不畅，经常手动干预；2、放尺时易松绳，乱绳，倒锤，烧锤；3、不能很好地跟踪料面，影响炉内布料，从而影响高炉生产；4、更换重锤及电机时，调试时间长，对重锤重量有严格限制；5、需经常维护且维修工作量大。
三、我公司开发的新型交流探尺的优点
1、克服了传统探尺的弊端，放尺过程均匀顺畅并且能可靠地“浮尺”跟踪料面。2、探尺能可靠地快速提升，平稳停车或准确的快速停车。3、调试简捷，根据重锤重量设定力矩大小，具有较宽的调整范围。120Kg重锤时力矩输出45%。4、使用附加转矩功能或加速度预控功能，提高启动转矩。5、日常维修成本及工作量少。6、对传统探尺容易进行在线式改造和系统优化。7、使用自由功能块组态出飞车或降落保护功能。
四、高炉交流探尺矢量变频控制原理
变频器工作在速度矢量控制及转矩矢量控制方式下，选择带编码器反馈的闭环系统，因此在电机轴端安装增量式编码器作为速度检测元件。减速机轴端安装多圈绝对值码盘，信号经通讯总线进智能主令PLC，由其读出探尺的高度，作为检测值及探尺的操作信号。变频器接受主PLC的信号，主PLC给变频器提尺信号、放尺信号；变频器给主PLC准备好信号及故障信号。变频器与主PLC间的这些开关量信号由点对点方式连接。
当要求探尺下放时，由主PLC送出“放尺”信号，由变频器实现自动放尺并保持下放速度不超过限制值，在探尺降落到料面时保持电机仍有一定提尺力矩，使重锤保持直立姿势。探尺下放的动能由制动电阻和制动单元消耗掉。
当要求探尺提升时，由主PLC送出“提尺”信号，由变频器实现自动提尺并保持提升速度不超过限制值。当主PLC检测到探尺在顶部时，自动停车并投入抱闸。
五、技术方案
1、控制机理：使用闭环矢量控制系统，提尺时，选择速度矢量控制，电机工作在电动状态，一象限运行；放尺和浮尺时，选择转矩矢量控制，电机工作在再生发电状态状态，使能能耗制动，四象限运行。
2、硬件配置：MM440变频器，制动电阻，编码器模块，BOP,编码器，交流电机。
3、参数配置及软件组态：主要参数配置：
P0700=2，外部端子控制；P1000=3，固定频率；P1300=21，速度矢量控制；P1500=0，无转矩设定值源；P0701=99，探尺BICO；P0702=99，放尺BICO；
P0706=3，快速停车；P1501主从切换；P1503转矩设定值源。
P1511附加转矩设定值源；
4、飞车保护组态图：
飞车保护组态图-1
P2800=1；P2801.3=2OR1；P2801.9=1NOT1；P2802.6=3SUB1；P2802.12=2CMP1；P2816.0=53.4；P2816.1=2886；P2828=2817；OR1
P2873.0=63；P2873.1=61SUB1P2885.0=2874；P2885.1=2889CMP1
P2889=7%；P2106.0=2829
5、矢量控制：
控制系统结构图2
主（速度控制）和从（转矩控制）之间切换
主从控制图-3
首先让变频器作V/F运转，确认电机正反转及编码器反馈的准确性。其次，进行变频器快速调试，电机静态识别，动态优化。最后，进行功能调试。
MM440是西门子公司生产的通用型矢量变频器，它性能稳定，质量可靠，功能齐全。安装了编码器模板的通用型MM440变频器可以构成闭环速度反馈控制系统，MM440采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）作为功率输出器件，具有很高的运行可靠性和功能的多样性，采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术，可使电机在低噪声下运行，系统更加平稳。全面完善的保护功能为系统提供了良好的保护性能，高性能的矢量控制技术，有多种控制方式灵活选用，适用不同的领域。具有快速的动态响应特性和超强的过载能力。众多的自由功能模块通过BICO（二进制互联连接）组成了大量资源供用户使用，从而完成复杂的多种控制。MM440具有区别一般通用变频器的自由功能块BICO技术，可以实现灵活的组态设计，完成工艺复杂的控制要求。这种控制方式具有以下优点：（1）零速时仍然具有额定转矩的负载能力；（2）速度控制的精度高；（3）速度控制和转矩控制的动态响应性能快。（4）可搭载失速保护。
由于探尺是位能性负载，其下放的动能不能通过变频器回馈给交流电源，需要外加制动电阻和制动单元消耗能量。同时为满足较高的转速精度和良好的动态品质，以及调速范围宽广和低转速时保持一定精度的提升力矩，需要一台增量编码器，以构成速度闭环控制系统。
六、性价比
1、使用6RA70直流调速器的直流探尺，直流电动机价格昂贵，日常维修量大，维修成本高；2、使用6SE70变频器的交流探尺的性价比相对较高；3、使用MM440变频器的性价比最优，且调试简捷方便，对用户使用方便。4、具有节能功效。6RA70直流调速器=5Kw(12.3A)；6SE70变频器=4Kw;M440变频器=2.2kw。
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