浮吊式起重機(jī)控制的相關(guān)技術(shù)問題分析

1、浮吊式起重機(jī)控制的相關(guān)技術(shù)問題分析 1 導(dǎo)言 浮式起重機(jī)是重鋼公司的瓶頸設(shè)備，是礦石質(zhì)料進(jìn)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(jī)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(jìn)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(jī)械傳動有些進(jìn)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

2、造觸及起升及抓斗閉合電機(jī)（2 2110k、W旋） 轉(zhuǎn)組織電機(jī) （2 230k以W及） 變幅組織電機(jī) （2 1 30k合W計） 10 臺電機(jī)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， 一起處置抓斗閉合與晉升電機(jī)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(fù)百 分之十的電網(wǎng)電

3、壓動搖。因而，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(jìn)步浮吊作業(yè)功率，既要進(jìn)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(jī)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(jī)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(jìn)行作業(yè)。 變頻器的

4、平穩(wěn)起動及制動特性削減了機(jī)械沖擊，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(jī)熱損，延伸電機(jī)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(jìn)變頻器后整機(jī)的 毛病率降低，保護(hù)量削減，間接地進(jìn)步了作業(yè)功率。 為進(jìn)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(jìn)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(dá) 1:1000 的調(diào)速比，高精度的速度操控，零速時可到達(dá)150額外力矩，廣泛的運用于起重職業(yè)。各電 機(jī)原為繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻方法調(diào)速，改為變頻調(diào)速后不需求替換

5、電機(jī)，僅把電機(jī)轉(zhuǎn)子回路短接即可。 （2）操控體系描繪及選型 起重設(shè)備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(jī)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(jī)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(jī)按鈕、功用選擇開關(guān)、答應(yīng)操作鑰匙開關(guān)等。 聯(lián)動操作器作為

6、浮吊首要操作設(shè)備，動作非常頻頻，需求牢靠并且有較長的運用壽數(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(dá)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(jī)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(jī)、全部的操控柜

7、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作業(yè)。在該室加裝有強迫通風(fēng)設(shè)備以改進(jìn)散熱條件。 起升及抓斗電機(jī)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(jìn)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(jī)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 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(jìn)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，德國金鐘默勒

8、公司的商 品。 3 操控體系具體描繪 電氣主回路描繪中的幾個疑問 (1) 電氣保護(hù) 各支路進(jìn)口用支路斷路器作支路短路保護(hù)及后備過載保護(hù)，支路的過載保護(hù)、過壓及欠壓保護(hù)和其他 保護(hù)則由變頻器本身的保護(hù)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(hù)及線路保護(hù)。 (2) 變頻器出口阻隔開關(guān) 電動機(jī)在檢修或較長時刻中止作業(yè)后，要進(jìn)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(jìn)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(jī)斷開。 (3)

9、 制動單元及制動電阻 起升及抓斗電機(jī)在負(fù)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?yōu)闊崮芎纳⒌?，以到達(dá)平穩(wěn)制動的意圖。旋轉(zhuǎn)及變幅電機(jī)也附加了制動電阻，作為減速進(jìn)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(jī)械制動器操控 各電機(jī)的機(jī)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(jī)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(hù)。 (5) 旋轉(zhuǎn)編碼器 為

10、避免在發(fā)動時機(jī)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(jī)的變頻 調(diào)速均選用閉環(huán)矢量形式，以取得較敏捷的力矩呼應(yīng)。閉環(huán)回路的轉(zhuǎn)速檢測由裝在電機(jī)軸端的旋轉(zhuǎn)編碼器 完成。 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(jī)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(jìn)口及出口繼電器銜接。緊迫停機(jī)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

11、 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(jī)正回轉(zhuǎn)、加減速以及中止作業(yè)。操作指令與電動機(jī)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(jī)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

12、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PLC，在超行程信號時宣布 指令讓相應(yīng)的組織中止動作，以防失控?fù)p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(jìn)PLC，當(dāng) 有開關(guān)不在閉合方位時， 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 根本操作功用 根本操作功用經(jīng)過撥動答應(yīng)

13、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，各項操作被答應(yīng)進(jìn)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(jìn)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

14、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(jìn)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(jī)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(jī)，使抓斗敞開或閉合。各檔位的速度可在變頻器上獨立進(jìn)行設(shè)置。 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

15、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(jī) (其間大有些毛病也將直接致使停機(jī) )，一起，起升、 抓斗及變幅組織在 PLC操控下減 速停機(jī)， 停機(jī)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(jī) (其間大有些毛病也將直接致使停機(jī) )，一起，起升、 抓斗及旋轉(zhuǎn)組織在 PL

16、C操控下減速停 機(jī)，停機(jī)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。 (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宣布指令起升及抓斗組織當(dāng)即停機(jī)，一起旋轉(zhuǎn)及變幅組織在PLC操 控下減速停機(jī)，停機(jī)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(rèn)，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(jī)械制動器將抓斗放下，以便檢修毛病。 (4) PLC毛病時的

17、安全聯(lián)鎖 PLC呈現(xiàn)毛病時全部設(shè)備均將當(dāng)即停機(jī)， PLC的連線邏輯描繪確保了 PLC毛病停機(jī)時整個體系處于安全 停機(jī)狀況。若是 PLC在毛病時呈現(xiàn)過錯輸出，可當(dāng)即進(jìn)行緊迫停機(jī)操作。 防誤操作功用 (1) 剎那間加快防誤操作 當(dāng)操作人員剎那間將某個組織從零速推進(jìn)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(jī)，待取得零速反應(yīng)后再進(jìn)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(jī)一起動作的，但在抓斗閉合時抓