浮吊式起重機控制的相關(guān)技術(shù)問題分析

1、浮吊式起重機控制的相關(guān)技術(shù)問題分析1導(dǎo)言浮式起重機是重鋼公司的瓶頸設(shè)備，是礦石質(zhì)料進口通道的咽喉， 該設(shè)備功用的好壞直接聯(lián)系到公司的生計與開展，是全公司要改造的要點要害設(shè)備。因為該設(shè)備有無足輕重的作用，在技能改造中既要領(lǐng)先，更要把安全牢靠擺在頭號方 位，因而在描繪中領(lǐng)先科技設(shè)備和操控技能成熟度是第一位的。浮式起重機是一個雜亂的體系，它的操控觸及很多工程 技能疑問，是多技能體系運用的復(fù)合體。為了改進浮吊功用，確保該體系在高頻率、大運量的狀況下正常作業(yè)，需對該 浮吊的操控體系及相應(yīng)的機械傳動有些進行技能改造，改造后的操控體系應(yīng)能習(xí)氣設(shè)備年起卸礦石200萬噸的作業(yè)狀況。操控體系改造觸及起升及 抓斗閉

2、合 電機(2 X 2 X 110kW)、旋轉(zhuǎn)組 織電機(2 X 2 X 30kW)以及變幅組織電機(2 X1 X 30kW)合計10臺電機的驅(qū)動及調(diào)速， 完成牢靠的安全聯(lián)鎖和防誤操作功用以及聯(lián)合動作操控體系，還觸及聯(lián)動操作臺的改造。驅(qū)動體系能完成大規(guī)模的平穩(wěn)調(diào)速及較快的速度晉升功用(從發(fā)動到高速2.5s)，一起處置抓斗閉合與晉升電機間的受力平衡疑問，速度調(diào)節(jié)能習(xí)氣抓斗和吊裝兩種作業(yè)方法。操控體系要具有較高的安全牢靠性及齊備的防誤操作功用；聯(lián)動操作臺要操作簡略易把握，靠近原操作習(xí)氣，且有較高的運用壽數(shù)，習(xí)氣頻頻操作；整個體系能在高溫高粉塵的惡劣環(huán)境下正常作業(yè)，習(xí)氣正負百分之十的電網(wǎng)電壓動搖。因

3、而，在體系功用完成上，有必定難度，以下就有關(guān)技能完成疑問作些評論。2體系總體描繪思考(1)驅(qū)動體系描繪及選型為進步浮吊作業(yè)功率，既要進步驅(qū)動體系的速度呼應(yīng)，又要削減毛病檢修及慣例檢修的周期和頻率，選用變頻調(diào)速 方法能夠極好的滿意浮吊設(shè)備關(guān)于驅(qū)動體系的需求。變頻器有很寬的調(diào)速規(guī)模，能夠設(shè)定加減速時刻；杰出的低速力矩特性使得電動機在發(fā)動和加快時能夠取得大并且滑 潤的加快度；制動單元的接入又使得電動機在減速和泊車時能夠取得滿足的制動力矩。上述特性確保了變頻調(diào)速體系有極好的速度呼應(yīng)功用。其多段速度功用的各段速度獨立可調(diào)，可依據(jù)作業(yè)需求設(shè)定各種不一樣速度進行作業(yè)。變頻器的平穩(wěn)起動及制動特性削減了機械沖擊

4、，降低了布局損耗；發(fā)動電流較小，在頻頻起動及制動中削減電機熱損,延伸電機壽數(shù)；變頻器本身是高牢靠性的通用規(guī)范設(shè)備，毛病率極低，引進變頻器后整機的毛病率降低，保護量削減，間 接地進步了作業(yè)功率。為進步操作器材的牢靠性，選用多段速有級滑潤調(diào)速方法。變頻調(diào)速在低速狀況及加減速進程中有顯著的節(jié)電作用。本體系選用的是日本安川公司的616G5系列起重專用型變頻器，它能夠便利的完成閉環(huán)矢量操控，可完成高達的調(diào)速比，高精度的速度操控，零速時可到達150%額外力矩，廣泛的運用于起重職業(yè)。各電機原為繞線電機轉(zhuǎn)子串電阻方法調(diào)速，改為變頻調(diào)速后不需求替換電機，僅把電機轉(zhuǎn)子回路短接即可。(2)操控體系描繪及選型起重設(shè)備

5、觸及到一系列的安全疑問，浮吊操控體系必須有極好的牢靠性和完善的安全辦法，確保即便在操作失誤的狀況下也不會致使安全事故和設(shè)備損壞，為此本方案選用PLC來完成安全聯(lián)鎖和防誤功用。除了緊迫停機操作保存直接連線方法外，全部的操作均經(jīng)過PLC程序來完成。本體系選用西門子公司6ES7-200系列緊湊型小型PLC商品作為中心操控設(shè)備。(3)聯(lián)動操作臺描繪及選型聯(lián)動操作臺是浮吊的僅有操作方位和人機界面，除了作為根本操作器的手柄式凸輪操控器外，還設(shè)置了各種毛病信 號、緊迫停機按鈕、功用選擇開關(guān)、答應(yīng)操作鑰匙開關(guān)等。是礦石質(zhì)料進口通道的咽喉,1:1000聯(lián)動操作器作為浮吊首要操作設(shè)備，動作非常頻頻，需求牢靠并且有

6、較長的運用壽數(shù)。本體系選用法國施耐德公司的XKB-E系列手柄式凸輪操控器，其操作靈敏牢靠，手感好，運用壽數(shù)高達各方向100萬次，以旋轉(zhuǎn)及變幅操作器為例，即答應(yīng)左旋右旋和變幅向前向后各操作100萬次，依據(jù)浮吊作業(yè)頻率估量，每臺操作器大概可運用1年左右。當(dāng)起升或抓斗有些呈現(xiàn)毛病時，需求將抓斗下放，為此描繪了機械制動器開釋踏板和答應(yīng)此項操作的鑰匙開關(guān)。(4)體系的環(huán)境習(xí)氣性描繪及選型浮吊坐落江邊，首要任務(wù)是裝卸礦石，作業(yè)在高溫、高濕、高粉塵及振蕩環(huán)境，需求采納辦法確保操控體系正常作業(yè)。浮吊主卷揚室內(nèi)的四臺電機、全部的操控柜等均為發(fā)熱體，夏地利將因排放熱量艱難而發(fā)作很高的環(huán)境溫度，不利于操 控體系正常

7、作業(yè)。在該室加裝有強迫通風(fēng)設(shè)備以改進散熱條件。起升及抓斗電機作業(yè)持續(xù)性較高，在長時刻低速作業(yè)時因為內(nèi)置電扇作業(yè)功率低而致使散熱才能差，改為外部強迫 風(fēng)冷。各操控柜選用進口柜體，密閉式布局可避免粉塵及濕氣侵入，柜體上加裝帶過濾罩的強迫通風(fēng)風(fēng)機以排放柜內(nèi)熱量，裝 有PLC的柜體裝設(shè)柜用空調(diào)器，確保體系能夠在-10-65 C的環(huán)境溫度下正常作業(yè)。各首要電氣設(shè)備均選用具有抗振才能的進口設(shè)備。為了確保整個操控體系的高牢靠性，本體系關(guān)于斷路器、阻隔開 關(guān)、接觸器以及按鈕信號燈等低壓電器共同選用了歐洲著名品牌，德國金鐘一默勒公司的商品。3操控體系具體描繪3.1電氣主回路描繪中的幾個疑問(1)電氣保護各支路進

8、口用支路斷路器作支路短路保護及后備過載保護，支路的過載保護、過壓及欠壓保護和其他保護則由變頻器本身的保護功用承當(dāng)。由阻隔變壓器供給操控電源及向PLC供電，以盡可能減小PLC及操控元件受電源攪擾致使作業(yè)不正常的可能性。阻隔變壓器前端設(shè)一斷路器作為短路保護及線路保護。(2)變頻器出口阻隔開關(guān)電動機在檢修或較長時刻中止作業(yè)后，要進行絕緣檢測，合格才能夠投入作業(yè)，而變頻器是電力電子類設(shè)備，不能 進行慣例絕緣檢測，為此，在各變頻器之后都設(shè)置了阻隔開關(guān)，以便在需求時便利地將變頻器與電動機斷開。(3)制動單元及制動電阻起升及抓斗電機在負荷降低時，重物的勢能將轉(zhuǎn)化變成電能，再由變頻器附加的制動電阻將此電能轉(zhuǎn)變

9、為熱能耗散 掉，以到達平穩(wěn)制動的意圖。旋轉(zhuǎn)及變幅電機也附加了制動電阻，作為減速進程中的制動手法。制動電阻是經(jīng)過制動單 元接入變頻器的，制動單元能夠依據(jù)需求主動投入和切除制動電阻。制動電阻裝置在操控柜外專門的電阻裝置支架上。(4)機械制動器操控各電機的機械制動器由接觸器操控。其間變幅制動器電源取自支路斷路器后端，以確保只需在變頻器支路現(xiàn)已得電 時，機械制動器的得電開釋才被答應(yīng)。而提頭和抓斗制動器因為需求確保毛病時答應(yīng)抓斗下放，故獨自描繪斷路器加以 保護。(5)旋轉(zhuǎn)編碼器為避免在發(fā)動時機械制動器鋪開后重物俄然下滑或變幅組織俄然前傾，起升、抓斗及變幅電機的變頻調(diào)速均選用閉 環(huán)矢量形式，以取得較敏捷的

10、力矩呼應(yīng)。閉環(huán)回路的轉(zhuǎn)速檢測由裝在電機軸端的旋轉(zhuǎn)編碼器完成。3.2操控體系描繪中的要害點PLC是整個浮吊操控體系的中心，除了緊迫停機按鈕以外，全部的操作設(shè)備、檢測設(shè)備和履行設(shè)備都是經(jīng)過PLC相互聯(lián)系起來的。為減小電氣攪擾的影響，除就近的聯(lián)動操作臺信號外，PLC的全部輸入輸出均經(jīng)過進口及出口繼電器銜接。緊迫停機按鈕是在發(fā)作緊迫狀況時人為干涉的最終手法，即便在PLC功用現(xiàn)已失效的狀況下也能夠正常起作用，該信號直接作用于各支路斷路器使其跳閘，用堵截電源的方法迫使整個浮吊當(dāng)即中止作業(yè)的。聯(lián)動操作臺上其他全部的操 作指令悉數(shù)以接點方法輸入PLC，再由PLC去操控各變頻器以使各電動機正回轉(zhuǎn)、加減速以及中止

11、作業(yè)。操作指令與電動機的作業(yè)方向和速度之間有一一對應(yīng)聯(lián)系，經(jīng)過PLC完成聯(lián)鎖聯(lián)系。(1)調(diào)速指令及變頻器狀況信號PLC以接點方法向各變頻器發(fā)送作業(yè)、中止、作業(yè)方向及速度分級指令，并收集變頻器的作業(yè)及毛病等狀況信號。(2)速度反應(yīng)信號速度反應(yīng)信號由旋轉(zhuǎn)編碼器收集，經(jīng)PG卡直接送入變頻器參加閉環(huán)操控。(3)接觸器操控及反應(yīng)全部的機械制動器需求在變頻器開端作業(yè)時牢靠開釋，在因故使變頻器中止作業(yè)時牢靠抱合，其功用由PLC經(jīng)過邏輯判別后經(jīng)過操控接觸器的閉合和開釋來完成，并采入接觸器輔佐觸點信號以判別接觸器是不是正常作業(yè)。(4)超行程信號在起升、 抓斗及變幅等各個組織上設(shè)有超行程限位開關(guān)， 其信號悉數(shù)送入

12、 組織中止動作，以防失控損壞設(shè)備。(5)斷路器及阻隔開關(guān)狀況信號在浮吊作業(yè)時，需求全部的斷路器和阻隔開關(guān)都處于閉合方位，開關(guān)的輔佐觸頭將信號引進 合方位時，PLC將給出燈火提示并封閉操作指令。(6)指令安全描繪由PLC宣布的指令在PLC本身毛病時將主動使設(shè)備處于安全泊車狀況。4體系功用描繪4.1根本操作功用根本操作功用經(jīng)過撥動答應(yīng)操作鑰匙開關(guān)和左右兩個手柄式凸輪操控器完成。(1)答應(yīng)操作鑰匙開關(guān)該鑰匙開關(guān)有三個方位，分別是：制止操作，抓斗作業(yè)和吊裝作業(yè)。浮吊在中止作業(yè)時間，該開關(guān)置于制止操作方位， 此刻全部的操作指令均被封閉，全部操作無效。當(dāng)預(yù)備開端抓斗作業(yè)時，將鑰匙開關(guān)置于抓斗作業(yè)方位，各項

13、操作被答 應(yīng)進行，一起，對應(yīng)于凸輪操控器的各檔位，PLC將向各變頻器輸出與抓斗作業(yè)相習(xí)氣的速度指令。當(dāng)預(yù)備開端吊裝作業(yè)時，將鑰匙開關(guān)置于吊裝作業(yè)方位，各項操作被答應(yīng)進行，一起，對應(yīng)于凸輪操控器的各檔位，PLC將向各變頻器輸出與吊裝作業(yè)相習(xí)氣的速度指令。(2)旋轉(zhuǎn)及變幅操作器該操作器為手柄式凸輪操控器?？v向除零位外前后各三個檔位，用于操控變幅組織，能夠三級速度向前或向后動作。 橫向除零位外左右各三個檔位，用于操控旋轉(zhuǎn)組織，能夠三級速度向左或向右旋轉(zhuǎn)。操作器能夠斜向操作，即能夠一起 操控變幅和旋轉(zhuǎn)組織動作。各檔位的速度可在變頻器上獨立進行設(shè)置。(3)起升及抓斗操作器該操作器為手柄式凸輪操控器?？v向

14、除零位外前后各三個檔位，橫向有中位和右位兩個檔位，手柄在中位時，前后 操作手柄將一起操控起升與抓斗電機同步作業(yè)，使抓斗上升或降低。手柄在右位時，前后操作手柄將獨自操控抓斗電機,使抓斗敞開或閉合。各檔位的速度可在變頻器上獨立進行設(shè)置。4.2安全聯(lián)鎖功用(1)旋轉(zhuǎn)組織電氣毛病安全聯(lián)鎖旋轉(zhuǎn)組織電氣毛病包含旋轉(zhuǎn)變頻器毛病、斷路器毛病、阻隔開關(guān)未合上毛病。毛病發(fā)作后由PLC宣布指令旋轉(zhuǎn)組織當(dāng)即停機(其間大有些毛病也將直接致使停機)，一起，起升、抓斗及變幅組織在PLC操控下減速停機，停機后其他三個組織可經(jīng)過操作桿復(fù)零來激活操作功用，以便把抓斗下放到恰當(dāng)方位后檢修毛病。(2)組織電氣毛病安全聯(lián)鎖變幅組織電氣

15、毛病包含變幅變頻器毛病、斷路器毛病、阻隔開關(guān)未合上以及由接觸器差動信號反映的毛病(差動信號是指由PLC依據(jù)動作指令與動作反應(yīng)的不共同作出的毛病判別)。毛病發(fā)作后由PLC宣布指令變幅組織當(dāng)即停機(其間大有些毛病也將直接致使停機)，一起，起升、抓斗及旋轉(zhuǎn)組織在PLC操控下減速停機，停機后其他三個組織可經(jīng)過操作桿復(fù)零來激活操作功用，以便把抓斗下放到恰當(dāng)方位后檢修毛病。PLC,在超行程信號時宣布指令讓相應(yīng)的PLC,當(dāng)有開關(guān)不在閉(3)起升及抓斗組織電氣毛病安全聯(lián)鎖起升及抓斗組織電氣毛病包含起升或抓斗變頻器毛病、斷路器毛病、阻隔開關(guān)未合上以及由接觸器差動信號反映的毛病。毛病發(fā)作后由PLC宣布指令起升及抓

16、斗組織當(dāng)即停機，一起旋轉(zhuǎn)及變幅組織在PLC操控下減速停機，停機后其他兩個組織可經(jīng)過操作桿復(fù)零來激活操作功用，以便把抓斗移動到恰當(dāng)方位。此刻，PLC將作出答應(yīng)毛病下放操作的承認，操作下放鑰匙封閉后，操作人員即可踏動腳踏板，經(jīng)過開釋起升及抓斗機 械制動器將抓斗放下，以便檢修毛病。(4) PLC毛病時的安全聯(lián)鎖PLC呈現(xiàn)毛病時全部設(shè)備均將當(dāng)即停機，PLC的連線邏輯描繪確保了PLC毛病停機時整個體系處于安全停機狀況。若是PLC在毛病時呈現(xiàn)過錯輸出，可當(dāng)即進行緊迫停機操作。4.3防誤操作功用(1)殺挪間加快防誤操作當(dāng)操作人員剎那間將某個組織從零速推進到最高速時，變頻器將不當(dāng)即呼應(yīng)此操作，而是按正常設(shè)定以答應(yīng)的最大 加快度升速。(2)疾速反向防誤操作當(dāng)操作人員將某個組織從一個方向的高速作業(yè)疾速切換到反方向作業(yè)時，變頻器將不當(dāng)即呼應(yīng)此操作，而是按正常 程序減速停機，待取得零速反應(yīng)后再進行反向發(fā)動。(3)行程防誤操作當(dāng)操作人員不小心使起升及抓斗或許變幅組織逾越正常行程，PLC將當(dāng)即宣布該組織的緊迫中止指令，一起封閉該方向的操作，反方向操作將在操作器復(fù)零時激活，以便組織退出超行程方位。(4)力矩平衡功用抓斗晉升時是由起升及抓斗電機一起動作的，但在抓斗閉合時