摘要

在工業(yè)自動(dòng)化蓬勃發(fā)展的時(shí)代背景下，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性已成為企業(yè)生產(chǎn)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。本文主要介紹了基于Hope530系列高性能矢量控制平臺(tái)，憑借國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的雙機(jī)熱冗余技術(shù)（DMHR, Dual-machine hot redundancy），為眾多工藝調(diào)速設(shè)備帶來(lái)了全新的高可靠性變頻調(diào)速解決方案，在實(shí)際應(yīng)用中彰顯出卓越性能，有力推動(dòng)了電機(jī)驅(qū)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(jī)熱冗余 主從控制 變頻調(diào)速 升級(jí)改造

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

一、 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

山西某焦化集團(tuán)控股子公司焦炭輸煤皮帶改造項(xiàng)目中，變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需滿足零故障停機(jī)要求。原皮帶輸送機(jī)由兩臺(tái)185kW電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)，因生產(chǎn)工藝的核心地位，變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠性直接決定生產(chǎn)連續(xù)性。傳統(tǒng)熱備方案是一臺(tái)設(shè)備工作，另一臺(tái)處于待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)工作設(shè)備故障時(shí)，才能啟動(dòng)備用設(shè)備。希望森蘭采用雙機(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案。 

圖1 雙機(jī)熱冗余系統(tǒng)一次圖

針對(duì)本項(xiàng)目的實(shí)際需求，系統(tǒng)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(tǒng)，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(xiàn)互為熱備的ms級(jí)切換。

另外一個(gè)難點(diǎn)在于兩臺(tái)電機(jī)還需要進(jìn)行主從同步控制，以滿足皮帶機(jī)系統(tǒng)的負(fù)荷均衡分配要求。希望森蘭采用動(dòng)態(tài)同步調(diào)節(jié)算法，實(shí)時(shí)補(bǔ)償負(fù)載差異，確保A1和B1（A2和B2）任意兩臺(tái)變頻器輸出功率平衡（±2%）。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

二、 雙機(jī)熱冗余系統(tǒng)

在雙機(jī)熱冗余模式下，圖1的4臺(tái)變頻器輸出接觸器均處于閉合狀態(tài)， A1和A2兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)運(yùn)行并實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)，一臺(tái)設(shè)備擁有控制權(quán)，另一臺(tái)進(jìn)行監(jiān)視，一旦控制設(shè)備出現(xiàn)故障，監(jiān)視設(shè)備能迅速接管控制權(quán)；B1和B2也是同理。相比傳統(tǒng)熱備方案，DMHR技術(shù)在保障設(shè)備連續(xù)運(yùn)行方面更具優(yōu)勢(shì)。

表1 雙機(jī)熱冗余與傳統(tǒng)的熱備方案對(duì)比

變頻器之間均通過(guò)擴(kuò)展光纖板通訊，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚傩耘c穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)設(shè)備之間的高效連接。同時(shí)，通訊集成板和主板的擴(kuò)展IO板也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。擴(kuò)展IO板外接24V供電，具備網(wǎng)口CAN協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)與外部設(shè)備的靈活交互，滿足復(fù)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(diào)節(jié)優(yōu)化算法，主從機(jī)同步參數(shù)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(xiàn)了高精度負(fù)荷平衡。

三、 應(yīng)用效果

經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)試和驗(yàn)證，希望森蘭Hope530系列變頻器雙機(jī)熱冗余控制方案取得了顯著效果。在0 - 50Hz調(diào)速范圍內(nèi)，帶載運(yùn)行頻率同步，主從運(yùn)行電流平衡；當(dāng)主機(jī)或從機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠在3ms內(nèi)切換，且切換過(guò)程無(wú)轉(zhuǎn)速波動(dòng)，真正實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)熱冗余投切。

圖4 雙機(jī)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(tǒng)在輸出電流控制方面表現(xiàn)非常出色，整個(gè)切換過(guò)程輸出電流的非常穩(wěn)定。

經(jīng)過(guò)升級(jí)改造后，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)年故障停機(jī)時(shí)間從12小時(shí)降至0，減少了因故障意外停機(jī)對(duì)皮帶造成的損傷，設(shè)備壽命延長(zhǎng)20%，備件更換頻率下降30%。

圖5 皮帶電驅(qū)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)圖

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