高架門座起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)

 

    1電機(jī)與調(diào)速方案高架門機(jī)由起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和大車機(jī)構(gòu)組成。其中起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用直流電動(dòng)機(jī)加可控硅整流的調(diào)速方案。起升機(jī)構(gòu)由2臺(tái)電機(jī)和2套整流裝置分別驅(qū)動(dòng)，機(jī)構(gòu)保證了2臺(tái)電機(jī)的負(fù)載是相同的，正常作業(yè)時(shí)，只要控制2臺(tái)電機(jī)的速度（位置）相同即可；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)則由2臺(tái)電機(jī)和1套整流裝置驅(qū)動(dòng)，為保證2臺(tái)電機(jī)的負(fù)載基本平衡，在電樞回路串聯(lián)了降壓電阻。大車機(jī)構(gòu)則采用交流電動(dòng)機(jī)加液力偶合器的方案，電氣系統(tǒng)圖見(jiàn)。

 

    電機(jī)采用Z4系列直流電動(dòng)機(jī)。高架門機(jī)的起升機(jī)構(gòu)在安裝工況*小幅度時(shí)*大起重量為63t，額定速度為28m/min.而在澆筑工況時(shí)，滿載（20t）時(shí)的速度應(yīng)為63m/min，空載（5.6t）時(shí)則應(yīng)為100m/min，調(diào)速范圍較大。因而在安裝工況，采用改變電樞電壓的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方案，而在澆筑工況，當(dāng)電機(jī)超過(guò)額定速度后采用減少勵(lì)磁電流的弱磁升速恒功率調(diào)速方案。

 

    可控硅整流裝置采用6RA22系列全數(shù)字直流調(diào)速裝置，整個(gè)控制系統(tǒng)的控制與調(diào)節(jié)由16位微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。1個(gè)帶有數(shù)字顯示器的參數(shù)設(shè)定單元，不再需要其他附加設(shè)備便可完成參數(shù)的設(shè)定與調(diào)試。電樞由2個(gè)反并聯(lián)無(wú)環(huán)流三相全控橋供電，為電樞可逆系統(tǒng)，并有較大的弱磁調(diào)速范圍。采用微機(jī)控制使系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程大為簡(jiǎn)化，既可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行手動(dòng)優(yōu)化，也可通過(guò)調(diào)用參數(shù)對(duì)電流調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器及勵(lì)磁特性曲線進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)*佳控制。裝置還具有完善的故障診斷、報(bào)警、顯示和保護(hù)功能。

 

    2PLC硬件配置與應(yīng)用軟件套利用一對(duì)一方式通訊，節(jié)省了大量的控制電纜，便于安裝、維護(hù)，提高了可靠性。采用GV50一E型觸摸顯示屏可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)以圖形和數(shù)字同時(shí)顯示整機(jī)狀況，如時(shí)間、吊鉤高度、回轉(zhuǎn)角度、變幅幅度等，出現(xiàn)故障時(shí)能同時(shí)顯示故障代碼。并且，還可根據(jù)需要切換顯示不同的生產(chǎn)畫(huà)面。

 

    高架門機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可360°回轉(zhuǎn)，變幅機(jī)構(gòu)只能在*小幅與*大幅之間運(yùn)行。

 

    2GV50―E型觸摸顯示屏與回轉(zhuǎn)的吊鉤俯視位置需逐點(diǎn)手動(dòng)生成。先將回轉(zhuǎn)光電編碼器360°回轉(zhuǎn)變化值分成64個(gè)區(qū)域再將變幅光電編碼器的幅度變化值分成16份，逐點(diǎn)輸入至顯示屏。

 

    3帶絕對(duì)值編碼器的主令開(kāi)關(guān)一般的主令開(kāi)關(guān)都是節(jié)點(diǎn)式的，個(gè)別也有帶電位計(jì)的。在繁重工況下，其在1年左右就會(huì)損壞。因此，應(yīng)配置帶絕對(duì)值編碼器的主令開(kāi)關(guān)。絕對(duì)值編碼器在一圈內(nèi)數(shù)據(jù)從0~255變化，主令開(kāi)關(guān)在零位與正、反*大值之間使編碼器各轉(zhuǎn)160°左右，即使主令開(kāi)關(guān)在零位及正、反*大位置之間約有100個(gè)點(diǎn)，相當(dāng)于無(wú)級(jí)調(diào)速。由于編碼器選用堅(jiān)固型、無(wú)接觸磨損、可靠性高，因而主令開(kāi)關(guān)的壽命有所提高。另配有專門開(kāi)發(fā)的軟件，使絕對(duì)值光電編碼器在安裝時(shí)無(wú)需對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)位置。

 

    絕對(duì)值編碼器安裝固定后，其升降對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向是固定的，即對(duì)應(yīng)的降方向，絕對(duì)值編碼器的數(shù)據(jù)為增加方向，中間有可能增至一定數(shù)值后突變至零，再?gòu)牧汩_(kāi)始增加。主令開(kāi)關(guān)在零位時(shí)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)可能是其變化范圍中的任一個(gè)。在設(shè)置方式下，只要將主令從零位往升方向至*大值，再往降方向至*大值，PLC就能自動(dòng)得出數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)，從而計(jì)算出升區(qū)間長(zhǎng)度和降區(qū)間長(zhǎng)度。進(jìn)而計(jì)算出主令手柄位置在升或降區(qū)間的相對(duì)長(zhǎng)度值，就可換算成相應(yīng)的速度給定值。計(jì)算流程圖見(jiàn)。

 

    4PLC增量給足采用6RA22系列全數(shù)字式可控硅直流調(diào)速裝置，利用PLC的D/A模塊輸出作為調(diào)速裝置的速度給定，機(jī)構(gòu)的恒定加速度通過(guò)PLC增量形式給出。通過(guò)安澆筑工況方式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，可方便地調(diào)整機(jī)構(gòu)的加速度，如安裝時(shí)起升速度*高為28m/min，加速時(shí)間為5s，澆筑時(shí)再結(jié)合重量傳感器及電機(jī)電流等參數(shù)，使?jié)M載起升速度為63m/min，空載自動(dòng)為100m/min，為提高生產(chǎn)率，加速時(shí)間則縮短為3s兼顧了安裝時(shí)所需的平穩(wěn)及澆筑生產(chǎn)時(shí)的高效，見(jiàn)。增量計(jì)算流程圖見(jiàn)。

 

    配有專門開(kāi)發(fā)的位勢(shì)負(fù)載抱閘控制軟件，當(dāng)電機(jī)電流大于設(shè)定值時(shí)才允許報(bào)閘打開(kāi)，防止溜鉤；停機(jī)時(shí)，先電制動(dòng)，當(dāng)速度降到設(shè)定值以下，再投入報(bào)閘（緊急故障狀況時(shí)，則立即投入抱閘），做到制動(dòng)平穩(wěn)可靠，制動(dòng)器磨損少。

 

    26多重保護(hù)裝置配有如限位有光電編碼器、凸輪開(kāi)關(guān)和極限機(jī)械開(kāi)關(guān)等保護(hù)裝置，重量檢測(cè)有負(fù)荷傳感器和電機(jī)電流等參數(shù)綜合檢測(cè)，正常時(shí)，所有保護(hù)同時(shí)起作用。當(dāng)部分有故障時(shí)，在安全有保障的前提下，可方便地通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將部分保護(hù)切除，不影響正常生產(chǎn)，待允許停機(jī)時(shí)，再消除相應(yīng)故障，確保安全生產(chǎn)，適應(yīng)國(guó)情。

 

    2.7配置機(jī)房操作開(kāi)關(guān)電機(jī)低速運(yùn)行值可方便地設(shè)置，便于卷筒穿繩和調(diào)整等維護(hù)工作。

 

    2.8配置故障診斷程序當(dāng)電氣故障出現(xiàn)時(shí)，能實(shí)時(shí)顯示故障代碼。

 

    2.9PLC的程序編制將用于順序控制的級(jí)式編程移植到方式、功能塊轉(zhuǎn)換上，從而縮短了程序掃描時(shí)間，提高了實(shí)時(shí)響應(yīng)速度，使程序簡(jiǎn)潔、明了、易于調(diào)試。

 

    3結(jié)束語(yǔ)高架門機(jī)自三峽工地投入使用以來(lái)，由于其先進(jìn)、可靠、使用維護(hù)方便，受到了使用單位的好評(píng)。在基本無(wú)資料的情況下，使國(guó)產(chǎn)高架門機(jī)電氣控制性能上了1個(gè)臺(tái)階，可與進(jìn)口設(shè)備相比美，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。△1=|°XDi―-安裝時(shí)的給定增量T1△2=D2―-澆筑時(shí)的給定增量用增量給定除了可改變電機(jī)的加減速度，還可通過(guò)判斷目標(biāo)值是否等于當(dāng)前給定值來(lái)確認(rèn)電機(jī)是處于加速還是速狀態(tài)，從而可利用電機(jī)電流等參數(shù)來(lái)計(jì)算吊鉤下負(fù)載大小，再對(duì)力矩保護(hù)曲線線性插值，計(jì)算出允許力矩值，作后備力矩超載保護(hù)。