主要控制功能

勵(lì)磁控制雙驅(qū)磨機(jī)系統(tǒng)由兩臺(tái)低速無刷的同步電動(dòng)機(jī)通過氣動(dòng)離合器帶動(dòng)兩個(gè)傳動(dòng)小齒輪，進(jìn)而帶動(dòng)磨機(jī)主齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)磨機(jī)。GE公司的高性能正交同步電動(dòng)機(jī)與普通同步電動(dòng)機(jī)的不同之處在于，每個(gè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子都有兩套相互正交的勵(lì)磁繞組，一套是正常的D軸勵(lì)磁繞組，另一套是用于負(fù)載平衡控制的Q軸繞組。兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的D軸勵(lì)磁是相互獨(dú)立的兩套勵(lì)磁控制系統(tǒng)，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的Q軸共用一套勵(lì)磁控制系統(tǒng)。

負(fù)載平衡的控制兩臺(tái)高性能正交同步電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)在保持整個(gè)磨機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，能準(zhǔn)確地糾正大小齒輪間的不平衡及磨機(jī)主齒輪的偏心度。負(fù)載平衡的控制分兩種方式：一種是通過脈沖式釋放離合器的氣壓進(jìn)行系統(tǒng)粗調(diào);另一種是Q軸勵(lì)磁的控制系統(tǒng)通過控制電動(dòng)機(jī)正交軸磁場(chǎng)電流來改變負(fù)載角進(jìn)行系統(tǒng)微調(diào)。通過這兩種方式來達(dá)到磨機(jī)兩個(gè)小齒輪負(fù)載平衡的目的。負(fù)載平衡控制系統(tǒng)如圖3所示。動(dòng)態(tài)的負(fù)載平衡微調(diào)是通過調(diào)整并聯(lián)兩電動(dòng)機(jī)的正交磁場(chǎng)繞組來實(shí)現(xiàn)的。被控制正交磁場(chǎng)電流在增大輕負(fù)荷電動(dòng)機(jī)負(fù)載角的同時(shí)，減小重負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的負(fù)載角，從而達(dá)到負(fù)載平衡。負(fù)載平衡調(diào)節(jié)器分兩級(jí)，外環(huán)為功率差調(diào)節(jié)(即粗調(diào))，內(nèi)環(huán)為正交磁場(chǎng)電流調(diào)節(jié)(即微調(diào))。當(dāng)磨機(jī)偏心、壞齒或磨機(jī)負(fù)載偏移時(shí)，通過這樣的控制結(jié)構(gòu)，可以快速地完成最小功率差值的調(diào)節(jié)。在大約±25%的額定電動(dòng)機(jī)功率范圍內(nèi)，系統(tǒng)在電流微調(diào)方式下工作。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的功率差值大于預(yù)先設(shè)定值(一般為25%)，如果系統(tǒng)工作在自動(dòng)模式下，則離合器脈沖調(diào)節(jié)被觸發(fā)，通過脈沖式放氣、補(bǔ)氣的方式進(jìn)行粗調(diào)。粗調(diào)可以使負(fù)載平衡很快回到5%電動(dòng)機(jī)額定功率的范圍內(nèi)，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換回微調(diào)方式[2]。

磨機(jī)的潤(rùn)滑、保護(hù)和聯(lián)鎖控制系統(tǒng)磨機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)包括主軸承潤(rùn)滑站高壓頂起泵、主軸承潤(rùn)滑站低壓循環(huán)泵、主軸承潤(rùn)滑站小齒輪潤(rùn)滑泵和主電動(dòng)機(jī)頂起泵。磨機(jī)啟動(dòng)前，先啟動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)運(yùn)行正常后，磨機(jī)才能正常啟動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)主軸承潤(rùn)滑站高壓油流低于低設(shè)定值時(shí)，潤(rùn)滑系統(tǒng)報(bào)警，低于超低設(shè)定值時(shí)，潤(rùn)滑系統(tǒng)故障，要求停止磨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)(氣動(dòng)離合器分開)，但不停主電動(dòng)機(jī)，只有當(dāng)主電動(dòng)機(jī)頂起泵油壓超低，主電動(dòng)機(jī)軸承溫度超高，主電動(dòng)機(jī)定子溫度超高時(shí)，才能停止主電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，同時(shí)氣動(dòng)離合器斷開。磨機(jī)主軸承設(shè)有6個(gè)PT100測(cè)溫電阻，小齒輪各設(shè)有3個(gè)紅外線齒面測(cè)溫傳感器和2個(gè)PT100軸承測(cè)溫電阻。當(dāng)溫度高于高設(shè)定值時(shí)，產(chǎn)生溫度報(bào)警，高于超高設(shè)定值時(shí)，磨機(jī)自動(dòng)停機(jī)。磨機(jī)主軸承設(shè)有油膜傳感器檢測(cè)信號(hào)，可在磨機(jī)運(yùn)行過程中時(shí)刻監(jiān)測(cè)磨機(jī)軸瓦和主軸承間的油膜厚度。當(dāng)油膜厚度低于超低設(shè)定值時(shí)，磨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)自動(dòng)停止。本系統(tǒng)采用Rockwell的ControlLogix5000系列可編程控制器為核心控制器，通過Modbus方式與上位機(jī)(DCS系統(tǒng))進(jìn)行通信，系統(tǒng)通過ControlNet網(wǎng)和遠(yuǎn)程I/O組成現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集系統(tǒng)，由PLC編程來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)磨機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、保護(hù)和控制。

硬件配置(PLC組成)(1)AL2柜內(nèi)1756-PA72電源模塊1塊;1756-L61CPU模塊1塊;1756-CNBControlNet通信模塊1塊;MVI56-MCMMODBUS通信模塊1塊;1756-IB32數(shù)字量輸入模塊4塊;1756-IF16模擬量輸入模塊3塊;1756-IR6I(RTD)模擬量輸入模塊2塊;1794-ACN15ControlNet遠(yuǎn)程適配器1塊;1794-IB32數(shù)字量輸入模塊2塊;1794-OB32P數(shù)字量輸出模塊3塊。(2)AL3柜內(nèi)2711P-T15C15D1控制面板。(3)AL4柜內(nèi)1794-ACN15ControlNet遠(yuǎn)程適配器1塊;1794-IB32數(shù)字量輸入模塊6塊;1794-OB32P數(shù)字量輸出模塊2塊。

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成如圖4所示，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成：一是與上位機(jī)通信的Modbus主干網(wǎng)絡(luò);二是該控制系統(tǒng)內(nèi)部的ControlNet網(wǎng)絡(luò)。ControlNet網(wǎng)是一個(gè)開放的高速確定性網(wǎng)絡(luò)，用于傳輸對(duì)時(shí)間有苛刻要求的信息，通信速率可達(dá)5Mb/s。通信介質(zhì)為工業(yè)級(jí)屏蔽同軸電纜，網(wǎng)絡(luò)刷新時(shí)間為2~100ms，數(shù)據(jù)發(fā)送具有確定性和可重復(fù)性[3-4]。