摘要

在工業(yè)自動(dòng)化蓬勃發(fā)展的時(shí)代背景下，設備運行的穩定性與可靠性已成為企業(yè)生產(chǎn)的核心競爭力。本文主要介紹了基于Hope530系列高性能矢量控制平臺，憑借國內首創(chuàng )的雙機熱冗余技術(shù)（DMHR, Dual-machine hot redundancy），為眾多工藝調速設備帶來(lái)了全新的高可靠性變頻調速解決方案，在實(shí)際應用中彰顯出卓越性能，有力推動(dòng)了電機驅動(dòng)技術(shù)的高質(zhì)量發(fā)展。

In the context of the booming development of industrial automation, the stability and reliability of equipment operation have become the core competitiveness of enterprise production. SLANVERT based on the Hope530 series high-performance vector control platform, has brought a new high reliability variable frequency speed control solution to many process speed control equipment with its domestically pioneered Dual machine hot redundancy technology (DMHR). It has demonstrated excellent performance in practical applications and effectively promoted the high-quality development of motor drive technology.

關(guān)鍵詞：雙機熱冗余 主從控制 變頻調速 升級改造

Keywords: Dual machine hot redundancy, Master-slave control, Variable frequency adjustable speed, Upgrade and renovation

一、 項目簡(jiǎn)介

山西某焦化集團控股子公司焦炭輸煤皮帶改造項目中，變頻驅動(dòng)系統需滿(mǎn)足零故障停機要求。原皮帶輸送機由兩臺185kW電機同步驅動(dòng)，因生產(chǎn)工藝的核心地位，變頻調速系統的可靠性直接決定生產(chǎn)連續性。傳統熱備方案是一臺設備工作，另一臺處于待機狀態(tài)；當工作設備故障時(shí)，才能啟動(dòng)備用設備。希望森蘭采用雙機熱冗余（DMHR）+主從控制兩大核心技術(shù)，為其提供高可靠性電機驅動(dòng)解決方案。 

圖1 雙機熱冗余系統一次圖

針對本項目的實(shí)際需求，系統采用Hope530系列高性能矢量變頻器，A1和A2（B1和B2）分別為兩套熱冗余系統，均配置了DMHR技術(shù)，通過(guò)雙變頻器實(shí)時(shí)同步控制，實(shí)現互為熱備的ms級切換。

另外一個(gè)難點(diǎn)在于兩臺電機還需要進(jìn)行主從同步控制，以滿(mǎn)足皮帶機系統的負荷均衡分配要求。希望森蘭采用動(dòng)態(tài)同步調節算法，實(shí)時(shí)補償負載差異，確保A1和B1（A2和B2）任意兩臺變頻器輸出功率平衡（±2%）。

圖2 現場(chǎng)安裝圖

二、 雙機熱冗余系統

在雙機熱冗余模式下，圖1的4臺變頻器輸出接觸器均處于閉合狀態(tài)， A1和A2兩臺設備同時(shí)運行并實(shí)時(shí)交換數據，一臺設備擁有控制權，另一臺進(jìn)行監視，一旦控制設備出現故障，監視設備能迅速接管控制權；B1和B2也是同理。相比傳統熱備方案，DMHR技術(shù)在保障設備連續運行方面更具優(yōu)勢。

表1 雙機熱冗余與傳統的熱備方案對比

變頻器之間均通過(guò)擴展光纖板通訊，確保了數據傳輸的高速性與穩定性，實(shí)現了各個(gè)設備之間的高效連接。同時(shí)，通訊集成板和主板的擴展IO板也發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。擴展IO板外接24V供電，具備網(wǎng)口CAN協(xié)議，能夠實(shí)現與外部設備的靈活交互，滿(mǎn)足復雜工業(yè)場(chǎng)景下的各種控制需求。

圖3 通訊接口示意圖

希望森蘭采用主從控制動(dòng)態(tài)同步調節優(yōu)化算法，主從機同步參數均通過(guò)通訊實(shí)時(shí)傳輸，避免了模擬量采樣誤差，實(shí)現了高精度負荷平衡。

三、 應用效果

經(jīng)過(guò)實(shí)際調試和驗證，希望森蘭Hope530系列變頻器雙機熱冗余控制方案取得了顯著(zhù)效果。在0 - 50Hz調速范圍內，帶載運行頻率同步，主從運行電流平衡；當主機或從機出現故障時(shí)，能夠在3ms內切換，且切換過(guò)程無(wú)轉速波動(dòng)，真正實(shí)現了平穩熱冗余投切。

圖4 雙機熱冗余切換波形

在額定頻率條件下，從切換電流波形（見(jiàn)圖4）可以看出，系統在輸出電流控制方面表現非常出色，整個(gè)切換過(guò)程輸出電流的非常穩定。

經(jīng)過(guò)升級改造后，驅動(dòng)系統年故障停機時(shí)間從12小時(shí)降至0，減少了因故障意外停機對皮帶造成的損傷，設備壽命延長(cháng)20%，備件更換頻率下降30%。

圖5 皮帶電驅系統現場(chǎng)圖

綜上所述，希望森蘭DMHR技術(shù)可為高連續性生產(chǎn)場(chǎng)景，提供高可靠性的電機驅動(dòng)解決方案，助力企業(yè)提升生產(chǎn)效率，降低運營(yíng)成本，具有廣泛的應用前景。隨著(zhù)產(chǎn)品線(xiàn)的不斷完善，我們將推出更多卓越的產(chǎn)品和解決方案，為客戶(hù)創(chuàng )造更高的價(jià)值，持續推進(jìn)工業(yè)生態(tài)化發(fā)展，共創(chuàng )美好未來(lái)。