0 前言
密煉機(jī)是輪胎行業(yè)煉膠生產(chǎn)的重要設(shè)備，華南輪胎公司1996年引進(jìn)了美國(guó)FARREL公司F370密煉機(jī)組。電機(jī)選用美國(guó)通用公司生產(chǎn)的直流電機(jī)，進(jìn)線電壓為600V，電機(jī)功率為3000HP，額定電流3350A，應(yīng)用范圍的過載電流6700A時(shí)可持續(xù)60s（允許短時(shí)過載到8710A）。驅(qū)動(dòng)部分采用的是美國(guó)通用公司DC2000直流雙驅(qū)動(dòng)器并聯(lián)運(yùn)行裝置（單臺(tái)直流驅(qū)動(dòng)器輸出的電流2250A），整流變壓器、平波電抗器、測(cè)速編碼器、DC 2000 的12脈動(dòng)運(yùn)行直流調(diào)速控制柜組成的直流傳動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)用于高溫高壓和0-60 r／min無級(jí)調(diào)速的汽車子午胎各種膠料煉膠生產(chǎn)。對(duì)直流傳動(dòng)系統(tǒng)中直流電機(jī)的要求是：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩大，過載系數(shù)大，耐超負(fù)荷特性好，四象限運(yùn)行。
由于種種原因，該設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，存在著三種故障。①電機(jī)在空負(fù)荷運(yùn)行時(shí)會(huì)無緣無故停止運(yùn)行（顯示通信故障）；②設(shè)備在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)調(diào)速電位器如果旋轉(zhuǎn)到零速時(shí)電機(jī)會(huì)不受控制反轉(zhuǎn)；③在煉膠負(fù)載較大時(shí)會(huì)停機(jī)。為了解決以上存在問題，我們嘗試用西門子全數(shù)字直流調(diào)速裝置和技術(shù)進(jìn)行改造。
1 改造后電氣傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成
我們采用SIEMENS公司SIMOREG全數(shù)字直流調(diào)速裝置和技術(shù)，利用原系統(tǒng)的整流變壓器、平波電抗器、主開關(guān)、測(cè)速編碼器、功率單元與原有的系統(tǒng)正確連接和兼容，適應(yīng)生產(chǎn)工藝負(fù)荷的大范圍變化。
1.1 主回路的構(gòu)成
改造后系統(tǒng)主回路構(gòu)成如圖1所示。由于本系統(tǒng)為大容量變流裝置，為了減輕對(duì)電網(wǎng)的干擾，特別是減輕高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，采用了十二相變流線路。一臺(tái)三相三繞組變壓器，其次級(jí)的一個(gè)繞組接成星形，作為主機(jī)電源；另一個(gè)繞組接成三角形，作為從機(jī)電源，共同構(gòu)成了本系統(tǒng)的主回路，即由兩組三相橋并聯(lián)組成十二相變流電路，共同給電機(jī)供電。
1.2 觸發(fā)系統(tǒng)及控制過程
采用兩套6日A70可逆全數(shù)字直流調(diào)速裝置，分別構(gòu)成主、從機(jī)的控制核心，對(duì)兩套可逆功率部分分別進(jìn)行觸發(fā)控制，我們采用了四象限的 SIMOREG 6RA 70裝置，勵(lì)磁回路采用單相半控橋，裝置的額定勵(lì)磁電流為50 A，電樞不口勵(lì)磁回路所有的調(diào)節(jié)和傳動(dòng)控制功能通過兩臺(tái)高效能的微處理器實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)功能在軟件中通過參數(shù)構(gòu)成的程序模塊來實(shí)現(xiàn)。
（1） 轉(zhuǎn)速給定值：轉(zhuǎn)速給定值分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，均為模擬量給定4-20 mA信號(hào)，對(duì)應(yīng)0-100％給定值，100％給定值對(duì)應(yīng)電機(jī)最大轉(zhuǎn)速，自動(dòng)給定值的大小由上位機(jī)的原料配方?jīng)Q定。
（2） 轉(zhuǎn)速實(shí)際值：由600脈；中／轉(zhuǎn)脈沖編碼器實(shí)現(xiàn)。
（3） 電流調(diào)節(jié)器：電流調(diào)節(jié)器是具有相互獨(dú)立設(shè)定的P（放大值）和調(diào)節(jié)時(shí)間的P，調(diào)節(jié)器。P或I部分可被切斷（純粹的P調(diào)節(jié)器或I調(diào)節(jié)器）。電流實(shí)際值通過三相交流側(cè)的電流互感器檢測(cè)，經(jīng)負(fù)載電阻，整流，再經(jīng)模擬、數(shù)字變換后送電流調(diào)節(jié)器。電流限幅器的輸出作為電流給定值。電流調(diào)節(jié)器的輸出為觸發(fā)裝置的控制角，同時(shí)作用于觸發(fā)裝置的還有預(yù)控制器。電流調(diào)節(jié)回路的預(yù)控制器用于改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，電流調(diào)節(jié)電路中的允許上升時(shí)間范圍為6-9 ms。預(yù)控制與電流給定值和電機(jī)的EMF有關(guān)，并確保在電流連續(xù)和斷續(xù)狀態(tài)或轉(zhuǎn)矩改變符號(hào)時(shí)所要求的觸發(fā)角的快速變化。
（4） 電流限幅：在轉(zhuǎn)矩限幅器之后的可調(diào)電流限幅器用來保擴(kuò)整流裝置電機(jī)。最小設(shè)定值總是作為電流限幅。
（5） 由于我們采用的是四象限控制的裝置，本身具有無環(huán)流控制邏輯，它與電流調(diào)節(jié)回路共同完成轉(zhuǎn)矩改變符號(hào)時(shí)的邏輯控制。必要時(shí)可借助參數(shù)設(shè)定封鎖一個(gè)轉(zhuǎn)矩方向。
（6） 優(yōu)化過程：6日A70裝置的自優(yōu)化過程可支持調(diào)節(jié)器的設(shè)定，我們分別對(duì)主、從機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化，達(dá)到了裝置與電機(jī)之間的最佳匹配。
（7） 主從通訊采用6RA 70裝置點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口2，在整流裝置之間可進(jìn)行下列數(shù)據(jù)交換：發(fā)送控制字和實(shí)際值、接收狀態(tài)字和給定值。
2 負(fù)載特性
為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，在6RA 70裝置中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)連接。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器用于轉(zhuǎn)速的抗擾調(diào)節(jié)并使之在穩(wěn)態(tài)時(shí)無靜差，其輸出限幅值決定允許的最大電流；電流調(diào)節(jié)器用于電流跟隨，過流自動(dòng)保護(hù)和及時(shí)抑制電壓擾動(dòng)。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般采用P，調(diào)節(jié)器。這樣，可以使系統(tǒng)獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。所以，系統(tǒng)在啟動(dòng)和升速過程中，能夠在電流受電機(jī)過載能力約束的調(diào)節(jié)下，表現(xiàn)出很快的動(dòng)態(tài)跟隨性；在減速過程中，由于主回路的可逆性，6RA 70裝置的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)快速叵饋制動(dòng)。
由于密煉機(jī)系統(tǒng)的負(fù)載為橡膠原材料及相關(guān)成分配方，密度大、特性軟，因此決定了電氣控制系統(tǒng)特？quot;軟"的特點(diǎn)。由于優(yōu)化功能和帶載運(yùn)行時(shí)的精調(diào)，使電氣系統(tǒng)控制特性和負(fù)載特性達(dá)到了較好的匹配，使成品料的性能指標(biāo)達(dá)到了工藝要求。
3 結(jié)論
經(jīng)過近兩個(gè)月的運(yùn)行，證明了本系統(tǒng)有較好的穩(wěn)定性與可靠性，采用這種通訊方式簡(jiǎn)單、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、使用操作方便，也說明了6RA 70裝置用于密煉機(jī)系統(tǒng)控制是有效和可行的。