剥锌机应用系统中的制动电阻和制动单元(下)

      上接《剥锌机应用系统中的制动电阻和制动单元(上)》
      （2）剥锌机和刷洗机链条的位置控制 　　
      多功能自动行车先将阴极板放在链条上。链条每次前进一个固定的距离将单块阴极板传动到提升装置上方，然后提升电机带动提升装置将阴极板提升到一定高度从而完成剥锌和刷洗，该块阴极板的剥锌或刷洗结束后链条再移动一步，将下一块阴极板传动到制定位置。因此需要对链条进行位置控制。 　　
 
      在链条上设定两个传感器，第一个传感器为减速位，第二个传感器为停止位。阴极板首先高速运行直到减速位被激活，减速位激活后速度减低直到停止位被激活。链条传送有一个问题是需要防止阴极板摇摆。由于阴极板高度为1.6m，当链条运动时必然会导致阴极板严重摇摆，而这是不允许出现的。本项目采用以下方法防止摇摆：将链条移动一次分成四步。第一步以800r/min的速度运行700ms；第二步以150r/min的速度运行350ms，目的是使阴极板从后方晃动到前方；第三步以1200r/min的速度运行直到减速位传感器被激活；第四步以200r/min的低速运行直到停止位传感器被激活。可以通过调整第一步和第二步的速度、时间值来使得阴极板在运动过程中动量刚好抵消，尽量保持链条停止后阴极板平稳。
 
      （3）制动轮胎和传送皮带之间的速度同步控制 　　
      锌片剥离后从剥锌单元掉落，由于锌片重约90kg，因此需要制动单元对其进行制动和减速后放置在传送皮带上，然后进行堆垛等作业。制动单元由3部分组成，上方有2组轮胎，锌片掉入轮胎中间后通过控制轮胎的转速来控制锌片掉落的速度，当锌片下降到一定高度后下面的那组制动单元（轮胎）倾斜从而将锌片成一定角度放下，与此同时下方的传送皮带速度必须与锌片下降的速度配合，使锌片顺利掉落到皮带上。因此两者之间的速度需同步。制动轮胎电机轴和传送皮带电机轴由同一个控制单元cu320控制，各轴之间能相互进行数据交换，因此通过直接设定两者之间的速度即可达到良好的同步效果。

      四、制动单元的选用
　　由剥锌机工作原理可见，提升、传动等的制动环节电机始终处于发电模式，由变频器的主回路知道，此时电机侧反馈回的能量将通过逆变回路的续流二极管D1-D6反馈到直流回路的滤波电容C1、C2上，这时变频器的母线电压Ud会升高(即泵升电压)，过高的泵升电压将使变频器出现过压保护，甚至会损坏变频器，为此，必须加装制动组件，当制动单元控制回路检测到直流母线电压达到一定值时控制其开关管IGBT开通，制动电阻接到回路中，将电机的反馈的制动能量消耗在电阻上。

      制动单元动作后，泄放的能量大于回馈能量，直流回路的电压开始下降，当它下降到变频器的安全值，则制动单元自动控制放电用开关管关闭，停止放电。这一充电与放电过程由变频器和制动组件自动完成，维持直流回路电压在一个安全的范围之内。由此可见，剥锌机采用变频器控制时都要求装置制动单元才能满足要求，这里选用常州博邦电气有限公司生产的制动单元，以电机功率为55kw为例，选用BBU制动单元。制动电阻、制动单元与变频系统的控制图如图2所示。

                                                                    图2 变频系统示意图
 
      由上述可知，选择制动组件的基本原则是：制动单元和制动电阻的最大瞬时放电能力大于或等于最大瞬时回馈能量。制动组件的平均放电能量大于平均回馈能量。 　　
 
      通常，制动单元和制动电阻的最大瞬时放电能力由其放电开关管的额定电流所决定，而平均放电能力则取决于制动电阻的额定功率大小。

      五、项目运行情况及应用体会
      中国第一套3.2m2大极板全自动剥锌系统在中金岭南丹霞冶炼厂投产使用以来，已经有一年多时间，在强酸性和强磁场的恶劣环境下设备运行顺利，运转效率较高。鉴于其的成功，云南、内蒙等多家企业来厂参观学习，并已有两家企业引进了该套全自动剥锌系统。 　　     

      全自动剥锌系统在调试和实际使用中，siemens产品的灵活性、开放性、完善的技术文档、良好的技术支持，使得现场调试较为轻松，保证了日后维护工作相对简单便利。在本项目的调试使用中，有以下体会。 　　
 
      （1）本项目实现了极其简单的设计和调试过程。工程设计与组态工具使用sizer，快速而可靠的找到了最佳配置；参数的设定和调试使用快速调试工具starter，通过完善的技术文档，调试人员可以在没有专业技巧的情况下在短时间内对一套复杂的驱动系统进行调试。 　　
 
      （2）与simatic、simotion和sinumerik一样，sinamics是全集成自动化系统中的核心组成部分之一。本项目通过对plc、sinamics s120、et200m和hmi的集成，很好的体现了siemens tia的理念。 　　
 
      （3）sinamics s120使用矢量控制的方法控制交流伺服电机，使得电机机械特性线性度明显提高而且起动力矩增大，使交流电机达到直流电机的控制效果。sinamics s120与其它变频器相比，其具有更硬的控制特性，尤其体现在低频时。采用无传感器的矢量控制，其转速误差可以控制在正负1rpm内。 　　
 
      （4）目前交流伺服矢量控制系统通常使用绝对值编码器来测量电机转子的速度和位置信号，这大大增加了硬件成本。另外，本项目由于电磁干扰较大，现场环境恶劣，编码器的测量精度也会相应受到影响。利用sinamics s120强大的定位功能，采用带一个位置编码器的速度控制，完全满足生产的需求。 　　

     （5）提升电机制动采用直流注入的方式，在调试结束并正常运行约4个月后，刷洗机的提升电机烧了，换上新电机后发热依然比较严重，常常达到80°甚至更高。后修改专家参数p1232直流制动电流值，从15a调整到8.5a；p1233直流制动时间值，从3s调整到1.5s后解决这个问题。