摘要：伴随社会经济的持续、快速化发展，尤其能源需求量的稳步增加，使得能源开采、运输压力日渐增大；在此背景下，做好铁矿石等能源运输工作，尤为必要与迫切。随着科学技术水平的不断提升，许多先进技术或系统被应用在下行皮带当中，而西门子四象限传动系统便为其一。本文结合实例，就其下行皮带中西门子四象限传动系统的具体应用作一剖析，望能为此领域应用研究提供一些参考。
关键词：下行皮带；西门子四象限传动系统；应用
某铁矿为了更好的运输铁矿石而专门建设了下行皮带运输机，采矿场处在3500水平位置处，矿石经溜井传送至2830水平处，然后借助重板给料机最终被传送到皮带上，运至2650水平。整个皮带的长度为1612.71m，升高高度是-165.96m，带的宽度为1m。针对主传动而言，由减速机、交流异步电机、传动滚筒构成（均为2台），利用1条皮带串行相连，有主、从机之分；另外，2台电机均设置有相匹配的液压电磁制动器。整条皮带安装有安全联动保护装置（拉绳、超速、一级跑偏、打滑等）。由2台西门子变频器进行控制。统一线路的2台变压器专为2台电机供电，由2台西门子变频器控制（标准电压380V，且有四象限带能量回馈功能）。 包装内托本文就其具体应用探讨如下。
1.主/从控制
针对该条下行皮带运输机而言，当其处于工作状态时，2台电机均为翻转。当运输机在空载状态下运行时，电机所输出的转矩分别经减速机、传动滚筒之后，会在皮带机驱动轮毂上作用，且还会与上层皮带自重沿着传输面的重力分量作用于皮带机驱动轮毂上的力矩相融合。需要指出的是，合成的驱动力矩平衡于驱动轮毂所受阻力合力矩（皮带摩擦力等），皮带在空载状态下，会呈恒速运行状态，并且在此过程中，能量自电网通过整流回路、逆变回路，最终会流向电机，两个电机都处在一种反转电动状态，在第三象限工作；如果皮带上有矿石，此时，矿石的重力会沿着皮带传输方向的分力，同样作用于驱动轮毂上，伴随矿量的持续增大，驱动力矩会随之而增大；另外，如果驱动力矩大于摩擦阻力力矩，两个电机处在反转发电状态，那么在第四象限工作。能量从电机回馈给电网（分别经过逆变侧、整流侧），因此，在将变频器应用在下行皮带运输机时，需要选择更为合适的四象限带能量回馈型变频器。
电镀铜包钢变频器对三相交流异步电动机进行驱动的启动情况可分为2种，其一为电动状态启动，其二是发电状态启动。如果是发电状态启动，此时，在构建拖动系统转矩前，为了预防负载转矩过着过大的瞬时值而导致变频器、电机均过载，需要在变频器上预置1个高启动转矩，防止重矿带动皮带下行（拖动系统启动时），而还没有构建电机转矩，导致皮带运输机出现失控而引发故障停机。如果变频器所输出的频率已到既定频率，此时，电机会依据此频率下的特征曲线保持运行状态，输出转矩会随着负载转矩的变化而随之变化。
空烟卷1.2给定主/从传动的速度
主机把PLC所接收到的给定值等，经主/从光纤向从机站进行传送。对于主机给定值来分析，其由操作员借助PLC而给出；而对于从机给定值，实际是依据主机的速度给定值、最小（大）速度设定值通过计算而得到；需要强调的是，不管是最大（小）速度，有着较大绝对值大的决定速度给定的正限幅值为+20000，而负限幅值是-20000。另需说明的是，在软连接相对应的主/从功能应用当中，无论是从机给定的速度，还是主机给定的速度最大（小）值，需要做到绝对值相等，只有这样，方能实现主机与从机在速度上同步。
1.3 DROOP RATE（转速降落）
DROOP RATE的主要作用即为在增大电机的负载时，实现传动速度的略微减小，促使电机在具体的机械特征上发生变化。转速降落准许从、主机间存在速度差异（微小），防止2台电机受内外部因素的影响，而出现负载难以均衡分配的情况。本文采用ABB Drives协议，且借助状态字、控制字把DROOP RATE的显示值、设定值均设于位于机尾部的上位机上，为设定、监控等操作提供便利。需要指出的是，所设置的DROOP RATE实际是电机额定速度的百分数，当处于工作状态时，其速度的减少通常由DROOP RATE的设置及传动负载所决定。速度调节器输出×DROOP RATE值×最大速度，即为转速降落。
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对于DROOP RATE的调节而言，主要有两种方法，一种是变频器电动状态启动，另一种则为发电状态启动；针对前者而言，在此过程中，2台电机均在第四象限工作；此时的皮带运输机上装满矿石，沿着传输面向下的合成驱动力矩大于麻醉阻力力矩，而此力基本上均作用于从电机上。在进行电动状态启动时，2台电机均在第三象限工作；当带速维持不变时，伴随负载的不断增加，主机的DROOP RATE值会随之增加，而从机的此值会减小，因此，主/从电机能够实现负载的均匀分配。
2.自动控制系统
针对控制系统而言，其配置有2个I/O站，机尾是主站，而机头是从站，2站之间的间距＞1600m。主站不仅配置有上位机，而且还有PLC（S7-300 CPU315-2DP）；而从站配有2台西门子变频器，并用现场总线网络（PROFIBUS-DP）。为了确保变频器与PLC站之间在具体的通信速度上，不受外界因素的影响，无论是机尾，还是机头，均采用光电转换模块，把所产生的电信号向光信号进行转换，通信速率是1.5Mbit/s。另外，于机尾位置处，设置有1台上位机，用于采集整套系统的数据，且进行监视、控制。系统控制的基本流程如图1所示。
图1 系统控制的流程图
3.结语
综上，此矿石下行皮带运输机中所采用的西门子四象限传动系统，当系统处于正常运行状态时，2台电机都处于运行状态，并且经回馈单元，可以将能量向电网进行回馈，变频器检测回馈功率是65~80kW。依据各台电机回馈电网为70kW，运行时间为16h/d，每月按照28d来进行计算，2台电机每月回馈电网的电量为62720kW·h（2×（70×16×28）。每月能够节约电费62720×0.5＝31360元，一年能够节约31360×12＝376320元。表明将四象限传动系统应用于下行皮带运输机中，不仅能提高其运行性能，而且还能获得不错的经济效益，应用价值高。
参考文献：
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