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高频炉上料的主要形式是卷绕送料和输送带送料。高频炉的装料方式一般采用进料车。本系统的传动调速控制方式是采用绕线异步电动机串电阻起动或正、反向直接起动。这种起动方式的缺点是线路复杂、能耗高、机械损耗大、电网电压对速度影响大、可靠性差、使用的行程开关多、维修人员不易检修。在高频炉进料系统中引入变频器和编码器，取代原系统，简化了线路，提高了系统的可靠性，提高了启动、制动、加减速的性能，大大减少了冲程开关的使用，减轻了维修人员的工作量。
2.1 基本构成和工作过程
料车卷扬上料系统主要由斜桥、小车、卷扬机、钢丝绳及电器设备组成。卷扬上料小车系统主要工作过程：各种原料经过槽下配料放入料仓，料车到料坑后，料仓门自动打开，把原料放入料车，料仓闸门关到位，料车起动，经过加速、匀速、减速、到达炉顶停止，然后利用卸料曲轨使小车后轮抬高自动倾斜至一定角度进行卸料，卸料后小车返回。小车返回时，将势能转化为电能，电动机处于发电状态，利用制动模块将发出来的电能消耗掉。另一种情况：在工作过程中，2个料车交替上料，当装满炉料的料车上行时空料车下行，空车质量相当于一个平衡锤，平衡了重料车的车箱自重，这样当上行或下行2个料车用一个卷扬机拖动时，不但节省了电动机的功率，而且电动机运行时总有一个重料车上行，没有空行程，且拖动电动机总是处于电动状态运行。料车上料机械传动系统原理图如图1所示。由于原有是单车上料和场地限制，所以改造利用了原有料车卷扬上料系统的斜桥、小车、卷扬机、钢丝绳。图2高频炉上料示意图。
图1 料车机械传动系统原理图
图2 高频炉上料示意图
2.2 工作特点
料车卷扬机是料车卷扬上料系统的拖动设备，也是主要设备，根据它的工作特点得出其系统的工作特点为：
（1）可频繁启动、制动、停车、倒车，转速稳定。
（2）它可以在一定的速度下运行，可以在较宽的范围内进行调速。
（3）简单明了，易于维护。整个系统只使用一次冲程开关，安装在地面平台的斜桥平面上，节省了维修人员的空中操作费用。如果系统发生故障，将有明确的故障提示，维修人员将易于检查和维修。
（4） 精度高。由于系统采用PLC控制和编码器计数，系统响应时间快，计数准确，一个运动周期误差小于1CM。
（5） 成本低。整套电控系统用到了1台变频器，一只编码器、一只行程开关和若干按钮，电控系统成本造价约1.4万。
（6） 能源利用率和工作效率不高。由于改造场地和其它原因的限制，没有采用2个料车交替上料，所以小车在下行时电动机处于发电状态，白白消耗了能量，没有2个料车交替上料效率高。
原来的正反转启动线路保留，作为备用系统，不做任何改动。新设计的变频调速系统作为主要运行系统。
3.1 变频调速硬件系统的设计
根据原有电动机额定功率和变频器的容量应比变频器说明书中的“配用电动机容量”加大一档至二档的原则，选择台达VFD450C43A，45KW变频器。该变频器隶属于VFD-C2000系列，VFD-C2000是以FOC技术（磁场导向控制）为核心，根据不同的控制理论及实际需求，开发出了V/F控制、SVC控制、FOCPG控制和TQCPG控制等四种控制模式，控制性能优异，特别是内建了PLC功能。
按下“菜单”键选择PLC功能，选择启动PLC功能，按下“回车”键，这样变频器就有了PLC功能。C2000所提供的指令包含阶梯图编辑工具WPLSoft、基本指令、应用指令使用方法，主要均沿用台达PLC DVP系列的操作方式。C2000提供了2个通讯的串口来上下载PLC程序，PLC的通讯格式默认为7，N，2，9600，站号2，如果想改PLC站号可在参数09-35中修改，但此地址不可与变频器地址09-00设为一样。上位机通过RS485与驱动器RJ-45通讯接口相连，可以同时变频器和内部PLC存取资料，实现方式是透过站号的识别。
图3是料车卷扬上料变频调速系统的主传动电路。M1是料车卷扬机，其额定电压是380V，额定功率是22 KW，额定转速是720r/min，额定电流49.1A。M2是抱闸电机，其额定电压是380V，额定功率是0.55KW，额定转速是1440r/min，额定电流2.01A，KM1主触头闭合，抱闸电机工作。
图3 主传动电路图
图4是料车卷扬上料变频调速系统的控制电路。HL1是变频器报警指示：此指示灯为复用指示灯，不同的方式表示不同的含义，1秒闪烁，表示编码器故障；2秒闪烁，表示行程开关故障；4秒闪烁，表示变频器故障，变频器故障具体参看变频器使用说明书；HL2是上行指示：常亮表示自动方式上行，闪烁表示手动方式上行；HL3是下行指示：常亮表示自动方式下行，闪烁表示手动方式下行；HL4是电源指示，亮表示电源接通；HL5是下行到位指示：常亮，表示小车到下限位，可以配料；HL6是上行到位指示：常亮，表示小车到上限位，说明送料完成。
图4 控制电路图
SA是手动/自动转换开关：拨到手动，设备手动运行，拨到自动，设备自动运行。在自动方式，设备运行方式有上行，下行和停止。在手动方式下，按下上行、下行按钮，然后释放，小车慢速上行或下行，再次按下上行或下行按钮，小车快速运行，释放上行或下行按钮，小车恢复慢速运行，按下停止按钮，小车停止。
SB1是上行按钮：在自动方式下，按下上行按钮，然后释放该按钮，变频器起动，RA1触电断开，系统释放抱闸同时小车上行，当小车距离卸料位置D90cm（这个距离在系统程序中任意修改）时减速运行，到达卸料位置D时自动停止。如果按下上行按钮时小车在卸料位置，则小车不动作。
SB2是下行按钮：在自动方式下，按下下行按钮，然后释放该按钮，系统释放抱闸同时小车下行，小车接近装料位置A90cm（这个距离在系统程序中任意修改）时减速运行，到达装料位置A自动停止，如果按下下行按钮时小车在装料位置A，则小车不动作。
SB3是停止按钮：设备运行时按下停止按钮，设备停止运行。
卸载位置和加载位置，即上下限值的设置：在手动模式下，操作车从上面通过参考点(冲程开关SQ)，安装在斜桥平面上的停车按钮在达到下限位置时连续按三次，车停，上下行指示灯交替闪烁，表明下限设置成功。如果没有上行和下行链路灯交替闪烁，则重复上述操作，直到上行链路和下行链路指示符交替闪烁，表明已成功设置下限位。在手动模式下，操作车从下过参考点，车向上行驶，在专人观察到上限位置后，连续按停按钮三次，车停，同时上下行指示灯闪烁，表明上限设置成功。然后拨号选择开关到自动操作，按下行按钮进入正常的自动操作状态。
编码器需要DC24V电源才能工作，它的信号线必须接变频器的MI8，MI8具有高速计数功能。
变频器一旦没有输出，KM1线圈就得电，KM1主触头闭合，抱闸电机工作，否则抱闸电机不工作。
制动单元为电机提供自动力矩，其型号BR1K5 W013*4。制动电阻消耗电机动能，制动电阻为1KW、13Ω。制动单元进线接变频器直流母线，出线接制动电阻。制动单元和制动电阻接线在电路图中未有体现。
3.2 变频器参数设定和装置对应说明
调速系统主要使用变频器的PLC功能，所以只需设定“启动PLC功能”参数，其它参数设定无效。变频器的参数改变、系统的功能和动作都由程序来实现，比如FREQ指令可以改变变频器频率和加、减速时间，卷扬料车运行速度调节设定满足速度调节曲线，如图5所示。
图5 速度调节曲线图
表1 I/O装置对应说明表
图6 启动/清零梯形图
C2000变频器的I/O装置对应说明表如表1所示。C2000的地址口定义不像PLC那样选择余地大，它的端口地址是固定的。比如：FWD的端口地址只能用X0，M02端口的地址只能使用Y4。
3.3 MI8启动/清零程序
C2000的MI8支持单向的Pulse counting，而最高速为100K，启用方式很简单，只需设定M1038就会
开始计数，所计数的值以无符号数32位存放到D1054和D1055，而M1039则是可以把计数值归零。启动、清零程序如图6所示。
卷扬控制系统是实现高炉生产过程自动控制的重要组成部分。采用C2000变频器进行调速，提高了系统的稳定性和可靠性，大大降低了工程造价，便于操作和维护，减轻了工人的劳动强度，取得了良好的经济效益。该系统一直非常稳定。但仍有改进的余地，采用两种物料车交替进料，将更加经济实惠。
