带式输送机变频驱动装置的研究

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1、带式输送机变频驱动装置的研究-机电论文带式输送机变频驱动装置的研究带式输送机变频驱动装置的研究张伟（中国神华神东煤炭集团寸草塔煤矿，内蒙古鄂尔多斯017209）【摘要】介绍了带式输送机对驱动装置的要求，依据要求结合一部三台电机驱动双滚筒的带式输送机对驱动装置进行设计。驱动装置采用PLC为主控制器，变频器驱动三相异步电动机。分别对变频驱动装置的启动控制和三台电机之间的功率平衡控制进行了分析和设计。关键词带式输送机；变频驱动装置；PLC；变频器0引言带式输送机是一种运量大、速度快、维护简便的连续运输设备，由于他经济可靠，所以已成为矿井原煤运输的主要运输设备。但随着社会的不断发展，对煤炭的需求量也逐

2、渐增加，过去的单机驱动式带式输送机已远远不能满足现代化矿井的需求，为了适应现代化矿井的高产高效，带式输送机必须朝着大功率、大运量、长运距的方向发展[1]，所以多机驱动带式输送机是我们迫切需求发展的一个方向。目前国内外大型输送机的驱动单元大多数采用CST和变频调速控制系统，然而CST系统造价高、系统复杂、维护成本高等原因将随着变频技术的不断发展将逐渐缩小使用范围[2]。依据科技社会的发展方向及实际需求，本文将针对变频驱动系统展开讨论，并以三台电机驱动双滚筒的带式输送机进行变频驱动装置的设计。1带式输送机对驱动装置的要求驱动装置是带式输送机的主要装置，一部输送带的运量、长度、带速、稳定性等都和驱动

3、装置的性能、动力、控制方式等是有直接的关系，特别是大型输送机。如果驱动装置不符合输送机的启动、功率平衡、运量等要求，那么就可能造成打滑、断带、烧毁电机等现象。为了寻求一种经济可靠的驱动装置，国内外很多研究人员研究了多种多样的驱动装置，最终对理想的驱动装置提出如下要求[3]：（1）启动时能够按照理想的曲线启动，启动时间可在一定范围内调节，且能够满载启动；（2）启动加速度可以控制在一定范围内，以免对输送带造成损伤；（3）启动过程中应尽量平稳，减小对各部件的冲击；（4）启动和稳定运行时有过载保护功能；（5）启动时对外界电源的冲击要小，并尽量避免对外界电源产生污染;（6）多机驱动时，可以平衡电机间的功

4、率;（7）可承受长时间慢速运行;（8）在输送机短时停车时，可以实现不停电动机停车;（9）配置可集成在控制系统中的先进控制器。为了满足驱动装置的要求，控制系统必须要解决的问题是：（1）带式输送机启动时的控制问题，特别是启动加速度和启动时间的控制[4]。（2）多机驱动时电机间的功率平衡问题，当各电机输出的功率不能均衡的分配时很有可能造成电机过载，甚至烧毁[5]。2驱动装置的总体设计近年来随着科学技术的不断发展，变频器在节能、环保、维护方便等方面效果显著，而且其控制可靠、灵活，后期维护方便、成本比较低，所以变频调速技术在现代工业中得到了快速发展。现代工业中大多采用PLC与变频器配合控制电机调速，将检

5、测量接入PLC中，从而实现PLC对变频器的逻辑控制，使控制系统达到最优。由于电力电子技术的不断成熟，变频调速技术也逐渐应用到带式输送机驱动装置中，如图1所示为变频调速驱动系统以三台电机驱动双滚筒的带式输送机布置图。变频驱动系统和主控制器PLC之间同过通信线实现数据的传输，PLC可同时将变频驱动系统的数据和保护系统的状态传输到上位机，采用组态画面可清晰的在上位机上观测到带式输送机的运行状况，并可实现对带式输送机的启停和参数设置。3变频驱动单元的配置带式输送机是一种典型的恒转矩负载，而且在启动过程中对驱动系统的控制要求较高，所以在本文中选择失量控制方式的SIMOVERTMV变频器，变频驱动系统配置

6、如图2所示。SIMOVERTMV变频器是由西门子公司推出的三电平、全数字、矢量控制的中压变频器，可驱动额定电压2.3kV~6.6kV、功率0.66MVA~7.2MVA的三相交流电动机。使用MV中压变频装置驱动带式输送机电机，可实现电机启动电流小，启动力矩大，减小机械磨损和皮带损耗，而且起停时间可调。在MV变频装置中还设有主/从应用宏，可以解决电机的负荷均衡分配问题，在输送物料料量发生变化时可以调节电机转速[6]。4变频器与PLC的连接本文中采用PROFIBUS网络实现PLC与各变频器之间的通信，并对变频器的实时监控。PROFIBUS通信网络是由PROFIBUS扫描适配器、总线连接器、PROFI

7、BUS电缆等连接组成，并依据实际情况将总线连接器的终端电阻打到ON或OFF位置。利用STEP7软件对各变频器进行组态，组太之前需要给每个设备分配不同的组态地址，然后再组态PROFIBUS网络的通信协议,如图3所示。在组态好之后，需要分别建立DB1、DB2、DB3模块，作为通信数据的存储空间。在存储空间DBW0~DBW10中存放变频器的控制字和主设定值，DBW14~DBW24中存放变频器的状态字和主