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0、前言
    VVVF驅動裝置在馬跡山二期皮帶機自動張緊裝置的應用，是綜合了PLC裝置、上位機和工業PROFIBUS - DP通信等多項技術的成果，具有功能多樣、智能化程度高、控制方式多樣、穩定性好，但操作簡單、維護方便的優點，是原重錘式和液壓張緊方式的重要補充和突破。
1、WVF方式的原理
    在進行電機調速時，通常要考慮的一個重要因素是希望保持電機中每極磁通量為額定值，并保持不變。
    如果磁通太弱，即電機出現欠勵磁，將會影響電機的輸出轉矩。
    式中，TM為電磁轉矩，∮M為主磁通，I為轉子電流，COS∮2：為轉子回路功率因素，KT為比例系數。
    由式(1)可知，電機磁通的減小，勢必造成電機電磁轉矩的減小。
    由于電機設計時，電機的磁通常處于接近飽和值，如果進一步增大磁通，將使電機鐵芯出現飽和，從而導致電機中流過很大的勵磁電流，增加電機的銅損耗和鐵損耗，嚴重時會因繞組過熱而損壞電機。
    因此，在改變電機頻率時，應對電機的電壓進行協調控制，以維持電機磁通的恒定。
    為此，用于交流電氣傳動中的變頻器實際上是變壓（Variable Voltage，簡稱vv）變頻（VariableFrequency．簡稱VF）器，即WVF。所以，通常也把這種變頻器叫作VVVF裝置或VVVF。
    根據異步電動機的控制方式不同，變壓變頻調
速可分為恒定壓頻比( V/F)控制變頻調速、矢量控制( FOC)變頻調速、直接轉矩控制變頻調速等。2、張緊裝置WVF驅動裝置的組成
    自動張緊裝置由機旁電控系統、卷揚機（包括驅動裝置、卷筒、鋼繩、滑輪等）、張緊小車、張力檢測器等部分組成。機旁電控系統采用西門子PLC 315 -2DP或414 - 2DP作為控制系統核心，通過PROFIBUS - DP總線與上位機以及變頻器組成通信網絡。考慮到現場特殊使用環境，上位機采用觸摸屏顯示器，可以進行張力值和速度的實時設定。
    PLC通過PROFIBUS - DP總線、光電轉換器及光纖與中控室進行通訊，接收中控室發出的動作指令信號，通過控制卷揚機的WVF調速驅動裝置完成對皮帶張力的自動控制，同時返回設備狀態及故障信息到中控室。
    張緊裝置的PLC作為中控室PLC從站，采用PROFIBUS - DP通信協議通信。中控室PLC做主站，將皮帶機起動準備、運行、停機準備、停機以及堆取料機尾車上升和下降等皮帶的狀態發送給現場張緊裝置，并接收張緊裝置監測的皮帶機張力大小和工作狀況等信息；張緊裝置PLC除做為中控室PLC的通信從站外，還做現場與變頻器通信的主站，根據皮帶機各工況下需要的設定張力，控制變頻器的起動和停止，同時將速度給定通過PROFIBUS - DP通信協議發送給變頻器，以建立需要的張力并進行實時的張力控制。
    馬跡山二期皮帶機自動張緊裝置的網絡拓撲圖見圖l。
3、張緊裝置的控制原理
    根據皮帶機工作在不同工況下的張力要求，每個工況下，PLC都會接收到一個張力的設定值，該設定值可以在上位機人機交互畫面內根據現場實際需要實時修改，具有很大的靈活性，見圖2。
    為正確地采集現場的實際張力值，在張緊鋼絲繩的滾筒處，安裝了張力傳感器，通過發送O—10 VDC的模擬量信號給PLC，進行張力數據的實時采集。
   在PLC接收到中控室發出的皮帶機工作狀態后，會將設定值和實際張力值進行比較，確定變頻器的工作狀態和速度給定，并將控制命令發到變頻器；在變頻器開始工作時，張力開始向設定值上接近；在實際張力達到設定張力值時，PLC將變頻器停止命令發出，變頻器停止工作，等待實際值和設定值不等的情況發生時，再次啟動，形成了一個完整的閉環控制系統。為了防止變頻器和電機頻繁啟動，將實際值處于設定值的90%至llO%的范圍定義為實際值和設定值相等的狀態，控制原理見圖3。
4、VVVF控制系統的其他優越性
    (1)由于變頻器的高度智能性，在設置了變頻器的各功率參數后，變頻器將會對所有重要的功率參數諸如電壓、電流、轉速等進行監控，在發生異常情況時，變頻器可以發出過壓、過流、過載、堵轉等故障或報警信息，這樣就大大完善了現場裝置保護的功能，杜絕了各種事故的發生，通過采集變頻器的這些重要的參數，可以對現場的狀態做更好的監控。
    (2)由于VVVF變頻器驅動方式起動、停止平滑的特性，減少了對現場滾筒、滑輪、托輥和膠帶的沖擊力，大大減輕了這些裝置的損耗，增加了使用壽命和穩定性，減少了故障發生概率。
    (3) PLC、上位機的加入，為張緊裝置的功能多樣化提供了條件。現場可以實時地根據需求設定張力值和速度值，并可以在現場手動操作張緊和放松皮帶張緊力，以滿足在某些特殊情況下的皮帶機起動的張力需求；中控室也可以完成松皮帶機張緊力的操作；中控室對張緊裝置的控制和監控力度也得到大大加強，一些故障、狀態信息等都可以在中控室顯示。
    (4)人機交互界面的建立，為操作張緊機構提供了一個接口，內容豐富的界面，幫助操作司機全面地掌握整個張緊裝置的工作狀態，簡單的操作界面使操作和使用更為簡捷、明了。而一些重要的狀態參數可以得到處理，并存儲在數據庫中，操作人員和維護人員可以調出幾天前甚至幾月前的數據進行分析，以了解皮帶機的工作狀態和曾經的操作信息等。
5、結論
    VVVF控制系統在膠帶機張緊裝置上的應用，大大改觀了原來重錘式和液壓式張緊裝置功能單一，張力控制范圍小，滿足不了皮帶機功能多樣化需求的現狀，增加了張緊裝置的功能和作用；同時，符合現今工業控制領域內，設備智能化、功能多樣化的趨勢。