關鍵詞：MM440變頻器，矢量控制，增量編碼器
　　一、高爐探尺工藝流程
　　在冶金行業煉鐵生產中，探尺作為高爐的眼睛，起著非常重要的作用，它既為高爐操作者提供準確的料線依據，同時也是爐頂上料系統工作開始地指令發出者。高爐探尺是用來檢測跟蹤高爐內礦石與焦碳等物料的料面位置，控制礦石與焦碳等物料向爐內的上料過程。當探尺檢測爐內的物料下放到設定的料面時，探尺自動提升到頂部，礦石與焦碳等物料依據工藝設定值向高爐爐內上料。上料完成后，探尺自頂部按一定的速度開始自動放尺，下放到爐內物料的料面后，探尺被物料支撐，速度減至為零，隨后跟隨物料下放，直到再次檢測到爐內的物料下放到設定的料面時，探尺自動提升。如此循環往復，使探尺穩定在一個料面高度。
　　二、傳統探尺的弊端
　　1、放尺不暢，經常手動干預；2、放尺時易松繩，亂繩，倒錘，燒錘；3、不能很好地跟蹤料面，影響爐內布料，從而影響高爐生產；4、更換重錘及電機時，調試時間長，對重錘重量有嚴格限制；5、需經常維護且維修工作量大。
　　三、我公司開發的新型交流探尺的優點
　　1、克服了傳統探尺的弊端，放尺過程均勻順暢并且能可靠地“浮尺”跟蹤料面。2、探尺能可靠地快速提升，平穩停車或準確的快速停車。3、調試簡捷，根據重錘重量設定力矩大小，具有較寬的調整范圍。120Kg重錘時力矩輸出45%。4、使用附加轉矩功能或加速度預控功能，提高啟動轉矩。5、日常維修成本及工作量少。6、對傳統探尺容易進行在線式改造和系統優化。7、使用自由功能塊組態出飛車或降落保護功能。
　　四、高爐交流探尺矢量變頻控制原理
　　變頻器工作在速度矢量控制及轉矩矢量控制方式下，選擇帶編碼器反饋的閉環系統，因此在電機軸端安裝增量式編碼器作為速度檢測元件。減速機軸端安裝多圈絕對值碼盤，信號經通訊總線進智能主令PLC，由其讀出探尺的高度，作為檢測值及探尺的操作信號。變頻器接受主PLC的信號，主PLC給變頻器提尺信號、放尺信號；變頻器給主PLC準備好信號及故障信號。變頻器與主PLC間的這些開關量信號由點對點方式連接。
　　當要求探尺下放時，由主PLC送出“放尺”信號，由變頻器實現自動放尺并保持下放速度不超過限制值，在探尺降落到料面時保持電機仍有一定提尺力矩，使重錘保持直立姿勢。探尺下放的動能由制動電阻和制動單元消耗掉。
　　當要求探尺提升時，由主PLC送出“提尺”信號，由變頻器實現自動提尺并保持提升速度不超過限制值。當主PLC檢測到探尺在頂部時，自動停車并投入抱閘。
　　五、技術方案
　　1、控制機理：使用閉環矢量控制系統，提尺時，選擇速度矢量控制，電機工作在電動狀態，一象限運行；放尺和浮尺時，選擇轉矩矢量控制，電機工作在再生發電狀態狀態，使能能耗制動，四象限運行。
　　2、硬件配置：MM440變頻器，制動電阻，編碼器模塊，BOP,編碼器，交流電機。
　　3、參數配置及軟件組態：主要參數配置：
　　P0700=2，外部端子控制；P1000=3，固定頻率；P1300=21，速度矢量控制；P1500=0，無轉矩設定值源；P0701=99，探尺BICO；P0702=99，放尺BICO；
　　P0706=3，快速停車；P1501主從切換；P1503轉矩設定值源。
　　P1511附加轉矩設定值源；
　　4、飛車保護組態圖：
　　
　　飛車保護組態圖-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：

　　控制系統結構圖2
　　主（速度控制）和從（轉矩控制）之間切換

　　主從控制圖-3
　　首先讓變頻器作V/F運轉，確認電機正反轉及編碼器反饋的準確性。其次，進行變頻器快速調試，電機靜態識別，動態優化。最后，進行功能調試。
　　MM440是西門子公司生產的通用型矢量變頻器，它性能穩定，質量可靠，功能齊全。安裝了編碼器模板的通用型MM440變頻器可以構成閉環速度反饋控制系統，MM440采用具有現代先進技術水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為功率輸出器件，具有很高的運行可靠性和功能的多樣性，采用脈沖頻率可選的專用脈寬調制技術，可使電機在低噪聲下運行，系統更加平穩。全面完善的保護功能為系統提供了良好的保護性能，高性能的矢量控制技術，有多種控制方式靈活選用，適用不同的領域。具有快速的動態響應特性和超強的過載能力。眾多的自由功能模塊通過BICO（二進制互聯連接）組成了大量資源供用戶使用，從而完成復雜的多種控制。MM440具有區別一般通用變頻器的自由功能塊BICO技術，可以實現靈活的組態設計，完成工藝復雜的控制要求。這種控制方式具有以下優點：（1）零速時仍然具有額定轉矩的負載能力；（2）速度控制的精度高；（3）速度控制和轉矩控制的動態響應性能快。（4）可搭載失速保護。
　　由于探尺是位能性負載，其下放的動能不能通過變頻器回饋給交流電源，需要外加制動電阻和制動單元消耗能量。同時為滿足較高的轉速精度和良好的動態品質，以及調速范圍寬廣和低轉速時保持一定精度的提升力矩，需要一臺增量編碼器，以構成速度閉環控制系統。
　　六、性價比
　　1、使用6RA70直流調速器的直流探尺，直流電動機價格昂貴，日常維修量大，維修成本高；2、使用6SE70變頻器的交流探尺的性價比相對較高；3、使用MM440變頻器的性價比最優，且調試簡捷方便，對用戶使用方便。4、具有節能功效。6RA70直流調速器=5Kw(12.3A)；6SE70變頻器=4Kw;M440變頻器=2.2kw。
　　 
　　速度矢量控制圖-4           論文網