一.概述                       

繩鋸機(jī)是一種石材礦山開采機(jī)械,用于開采花崗巖.大理石等石礦,采用一臺(tái)主電機(jī)帶動(dòng)鋸繩沿近似跑道型的軌跡運(yùn)行,鋸繩套在已經(jīng)鑿開縫的石頭山上,一臺(tái)移動(dòng)電機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)整個(gè)鋸床以一定的速度沿石頭被鋸開的方向向后移動(dòng),移動(dòng)速度必須根據(jù)主電機(jī)的負(fù)荷狀況和鋸繩所需的張緊力適時(shí)進(jìn)行調(diào)整.

如果移動(dòng)速度太快,主電機(jī)負(fù)載增大,甚至過(guò)載,鋸繩承受的張力也會(huì)增大,如不及時(shí)調(diào)整速度就會(huì)繃斷鋸繩;反之如果移動(dòng)速度太慢, 鋸繩張力太小,鋸繩會(huì)在石頭上打滑,切割效率降低,并且松馳的鋸繩還會(huì)打絞,以至絞斷鋸繩,所以在保證主電機(jī)負(fù)荷基本均勻和鋸繩合適的張緊力下提高鋸機(jī)切割效率是控制的關(guān)鍵,由于礦山形狀的不規(guī)則性,橫切面自然也時(shí)大時(shí)小,鋸床移動(dòng)速度必須相應(yīng)調(diào)整.

目前福建,河南,山東,廣東云浮及湖南長(zhǎng)沙等地都有生產(chǎn),主機(jī)功率一般從11KW到55KW都有,以30KW, 37KW和45KW居多,大都采用PLC經(jīng)電流互感器讀取主機(jī)電流,然后根據(jù)切割過(guò)程電流的變化趨勢(shì)輸出0-10VDC來(lái)調(diào)整移動(dòng)電機(jī)速度,變頻器只作為執(zhí)行機(jī)構(gòu).

有兩種電氣配置:

1)主機(jī)采用Y-△啟動(dòng),只有移動(dòng)電機(jī)采用變頻控制, 目的是為了降低成本, 但必須外加電流互感器和PLC來(lái)進(jìn)行控制負(fù)荷控制和移動(dòng)電機(jī)的速度控制等,國(guó)內(nèi)早期很多是這種配置,一次投資少,但能耗高,現(xiàn)在已很少采用.

2)主機(jī)和移動(dòng)電機(jī)都采用變頻器控制, 也必須外加電流互感器PLC來(lái)進(jìn)行控制負(fù)荷控制和移動(dòng)電機(jī)的速度控制,還有斷繩立即停機(jī)等保護(hù)動(dòng)作.

以上兩種方案的缺點(diǎn):

1.電流互感器和模擬量輸入輸出模塊在礦山水,粉塵等惡劣環(huán)境下易損壞, 且配置較繁瑣,接線多,故障點(diǎn)也多;

2.調(diào)試麻煩,必須要PLC編程人員參與,整機(jī)成本也較高.

     二.歐華變頻器的控制方案

充分利用繩鋸專用歐華EM580H矢量型變頻器的獨(dú)特功能:

1.多功能模擬量輸出和AO輸出口可以直接監(jiān)視電機(jī)運(yùn)行電流,監(jiān)視主機(jī)負(fù)荷無(wú)須另加電流互感器;

2.具有靈活的頻率源疊加方式,輔助頻率源可以相對(duì)主頻率源或最大頻率調(diào)整;

3.真正的電流矢量變頻器,極好的低頻力矩特性,0.5Hz即可滿轉(zhuǎn)矩輸出;

4.在速度控制模式下,采用電流矢量控制時(shí),可對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)節(jié);

5.變頻器可以提供斷繩保護(hù)功能(即掉載保護(hù))

     基于以上功能我們可以完全不用電流互感器和PLC即可完成繩鋸機(jī)的控制,主電機(jī)的負(fù)荷和鋸繩的張緊度是兩個(gè)控制指標(biāo),能否合理利用電機(jī)輸出功率是保證                最大切割效率的關(guān)鍵,有兩種方案可以達(dá)到控制要求,但從方案的簡(jiǎn)單易用性方面考慮,在滿足控制要求的前提下,我們推薦采用第二種方案.

一.PID控制方式:將主電機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流經(jīng)AO輸出口給移動(dòng)變頻器作為PID反饋值,手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器經(jīng)模擬量AI1端口給移動(dòng)變頻器作為PID的給定值(最大給定         與額定電流對(duì)應(yīng)),即手動(dòng)給定主機(jī)負(fù)載,移動(dòng)快慢保證負(fù)載平穩(wěn),主機(jī)轉(zhuǎn)速可另外給定,原理圖如下:

方案優(yōu)點(diǎn):負(fù)載控制平穩(wěn),精確, 能根據(jù)切割面的變化,及時(shí)調(diào)整移動(dòng)速度;

缺點(diǎn):調(diào)試較麻煩,特別是PID的合理調(diào)整,為了保證移動(dòng)電機(jī)的單動(dòng)控制(頻率源V1和PID切換),必須單聯(lián)動(dòng)控制切換.

二.采用頻率源疊加控制方式:將主電機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流經(jīng)AO輸出口給移動(dòng)變頻器作為輔助頻率源(空載運(yùn)行電流對(duì)應(yīng)0%,額定電流對(duì)應(yīng)–X%),手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器經(jīng)模擬量V1端口給移動(dòng)變頻器作為主頻率源,將兩頻率源疊加作為移動(dòng)電機(jī)輸出頻率,即主頻率源減輔助頻率源,當(dāng)手動(dòng)給定和主機(jī)運(yùn)行電流不變時(shí),移動(dòng)電機(jī)移動(dòng)速度也保持不變,主機(jī)轉(zhuǎn)速可另外給定,原理圖如下(接線和PID控制方式差不多,只是移動(dòng)電機(jī)單聯(lián)動(dòng)控制不需切換):

方案優(yōu)點(diǎn):原理更簡(jiǎn)單, 一般電工即可完成調(diào)試工作,操作也更方便,完全能滿足工藝要求;

缺點(diǎn):負(fù)載調(diào)控及時(shí)性不如PID方式,不夠精確.

頻率源疊加控制方式時(shí)的參數(shù)配置

以上兩種方案的串珠金剛石繩鋸機(jī)上驗(yàn)證完全可以滿足控制要求,目前已采用第二種方案,將他們?cè)蟹桨复蟠蠛?jiǎn)化,是一個(gè)性價(jià)比很高的方案,并且我司矢量變頻器的低頻力矩特性明顯優(yōu)于他們先前所使用的變頻器,值得推廣.(其實(shí)移動(dòng)電機(jī)的控制用我司變頻器進(jìn)行矢量控制時(shí),還可考慮通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩上限來(lái)間接控制移動(dòng)速度,也應(yīng)能滿足控制要求)