主要控制功能

勵磁控制雙驅(qū)磨機系統(tǒng)由兩臺低速無刷的同步電動機通過氣動離合器帶動兩個傳動小齒輪，進而帶動磨機主齒輪轉(zhuǎn)動磨機。GE公司的高性能正交同步電動機與普通同步電動機的不同之處在于，每個電動機轉(zhuǎn)子都有兩套相互正交的勵磁繞組，一套是正常的D軸勵磁繞組，另一套是用于負載平衡控制的Q軸繞組。兩臺電動機的D軸勵磁是相互獨立的兩套勵磁控制系統(tǒng)，兩臺電動機的Q軸共用一套勵磁控制系統(tǒng)。

負載平衡的控制兩臺高性能正交同步電動機及其控制系統(tǒng)在保持整個磨機系統(tǒng)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的同時，能準確地糾正大小齒輪間的不平衡及磨機主齒輪的偏心度。負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行系統(tǒng)粗調(diào);另一種是Q軸勵磁的控制系統(tǒng)通過控制電動機正交軸磁場電流來改變負載角進行系統(tǒng)微調(diào)。通過這兩種方式來達到磨機兩個小齒輪負載平衡的目的。負載平衡控制系統(tǒng)如圖3所示。動態(tài)的負載平衡微調(diào)是通過調(diào)整并聯(lián)兩電動機的正交磁場繞組來實現(xiàn)的。被控制正交磁場電流在增大輕負荷電動機負載角的同時，減小重負荷電動機的負載角，從而達到負載平衡。負載平衡調(diào)節(jié)器分兩級，外環(huán)為功率差調(diào)節(jié)(即粗調(diào))，內(nèi)環(huán)為正交磁場電流調(diào)節(jié)(即微調(diào))。當磨機偏心、壞齒或磨機負載偏移時，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%的額定電動機功率范圍內(nèi)，系統(tǒng)在電流微調(diào)方式下工作。當電動機的功率差值大于預(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、補氣的方式進行粗調(diào)。粗調(diào)可以使負載平衡很快回到5%電動機額定功率的范圍內(nèi)，這時系統(tǒng)會自動切換回微調(diào)方式[2]。

磨機的潤滑、保護和聯(lián)鎖控制系統(tǒng)磨機潤滑系統(tǒng)包括主軸承潤滑站高壓頂起泵、主軸承潤滑站低壓循環(huán)泵、主軸承潤滑站小齒輪潤滑泵和主電動機頂起泵。磨機啟動前，先啟動潤滑系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)運行正常后，磨機才能正常啟動。當系統(tǒng)主軸承潤滑站高壓油流低于低設(shè)定值時，潤滑系統(tǒng)報警，低于超低設(shè)定值時，潤滑系統(tǒng)故障，要求停止磨機轉(zhuǎn)動(氣動離合器分開)，但不停主電動機，只有當主電動機頂起泵油壓超低，主電動機軸承溫度超高，主電動機定子溫度超高時，才能停止主電動機運行，同時氣動離合器斷開。磨機主軸承設(shè)有6個PT100測溫電阻，小齒輪各設(shè)有3個紅外線齒面測溫傳感器和2個PT100軸承測溫電阻。當溫度高于高設(shè)定值時，產(chǎn)生溫度報警，高于超高設(shè)定值時，磨機自動停機。磨機主軸承設(shè)有油膜傳感器檢測信號，可在磨機運行過程中時刻監(jiān)測磨機軸瓦和主軸承間的油膜厚度。當油膜厚度低于超低設(shè)定值時，磨機轉(zhuǎn)動自動停止。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(DCS系統(tǒng))進行通信，系統(tǒng)通過ControlNet網(wǎng)和遠程I/O組成現(xiàn)場信號采集系統(tǒng)，由PLC編程來實現(xiàn)對整個磨機系統(tǒng)的監(jiān)測、保護和控制。

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，整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成：一是與上位機通信的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)是一個開放的高速確定性網(wǎng)絡(luò)，用于傳輸對時間有苛刻要求的信息，通信速率可達5Mb/s。通信介質(zhì)為工業(yè)級屏蔽同軸電纜，網(wǎng)絡(luò)刷新時間為2~100ms，數(shù)據(jù)發(fā)送具有確定性和可重復性[3-4]。