浮吊式起重機(jī)控制的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題分析

1、浮吊式起重機(jī)控制的相關(guān)技術(shù)問(wèn)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(jì)與開(kāi)展，是全公司要改造的要點(diǎn)要害設(shè)備。因?yàn)樵撛O(shè)備有無(wú)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(hào)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(gè)雜亂的體系，它的操控觸及很多工程 技能疑問(wèn)，是多技能體系運(yùn)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(yùn)量的狀況下正常作業(yè)，需對(duì)該 浮吊的操控體系及相應(yīng)的機(jī)械傳動(dòng)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(wàn)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(jī)(2 X 2 X 110kW)、旋轉(zhuǎn)組 織電機(jī)(2 X 2 X 30kW)以及變幅組織電機(jī)(2 X1 X 30kW)合計(jì)10臺(tái)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)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(dòng)作操控體系，還觸及聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)的改造。驅(qū)動(dòng)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(dòng)到高速2.5s)，一起處置抓斗閉合與晉升電機(jī)間的受力平衡疑問(wèn)，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(dòng)操作臺(tái)要操作簡(jiǎn)略易把握，靠近原操作習(xí)氣，且有較高的運(yùn)用壽數(shù)，習(xí)氣頻頻操作；整個(gè)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)電壓動(dòng)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(wèn)作些評(píng)論。2體系總體描繪思考(1)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)刻；杰出的低速力矩特性使得電動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)和加快時(shí)能夠取得大并且滑 潤(rùn)的加快度；制動(dòng)單元的接入又使得電動(dòng)機(jī)在減速和泊車時(shí)能夠取得滿足的制動(dòng)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(dú)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)。變頻器的平穩(wěn)起動(dòng)及制動(dòng)特性削減了機(jī)械沖擊

4、，降低了布局損耗；發(fā)動(dòng)電流較小，在頻頻起動(dòng)及制動(dòng)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(jí)滑潤(rùn)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)的調(diào)速比，高精度的速度操控，零速時(shí)可到達(dá)150%額外力矩，廣泛的運(yùn)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

5、觸及到一系列的安全疑問(wèn)，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(huì)致使安全事故和設(shè)備損壞，為此本方案選用PLC來(lái)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(guò)PLC程序來(lái)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(dòng)操作臺(tái)描繪及選型聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)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(hào)、緊迫停機(jī)按鈕、功用選擇開(kāi)關(guān)、答應(yīng)操作鑰匙開(kāi)關(guān)等。是礦石質(zhì)料進(jìn)口通道的咽喉,1:1000聯(lián)動(dòng)操作器作為浮吊首要操作設(shè)備，動(dòng)作非常頻頻，需求牢靠并且有

6、較長(zhǎng)的運(yùn)用壽數(shù)。本體系選用法國(guó)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(yùn)用壽數(shù)高達(dá)各方向100萬(wàn)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(wàn)次，依據(jù)浮吊作業(yè)頻率估量，每臺(tái)操作器大概可運(yùn)用1年左右。當(dāng)起升或抓斗有些呈現(xiàn)毛病時(shí)，需求將抓斗下放，為此描繪了機(jī)械制動(dòng)器開(kāi)釋踏板和答應(yīng)此項(xiàng)操作的鑰匙開(kāi)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?yè)P(yáng)室內(nèi)的四臺(tái)電機(jī)、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(qiáng)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(zhǎng)時(shí)刻低速作業(yè)時(shí)因?yàn)閮?nèi)置電扇作業(yè)功率低而致使散熱才能差，改為外部強(qiáng)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(guò)濾罩的強(qiáng)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 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(jìn)口設(shè)備。為了確保整個(gè)操控體系的高牢靠性，本體系關(guān)于斷路器、阻隔開(kāi) 關(guān)、接觸器以及按鈕信號(hào)燈等低壓電器共同選用了歐洲著名品牌，德國(guó)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(gè)疑問(wèn)(1)電氣保護(hù)各支路進(jìn)

8、口用支路斷路器作支路短路保護(hù)及后備過(guò)載保護(hù)，支路的過(guò)載保護(hù)、過(guò)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(kāi)關(guān)電動(dòng)機(jī)在檢修或較長(zhǎng)時(shí)刻中止作業(yè)后，要進(jìn)行絕緣檢測(cè)，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(cè)，為此，在各變頻器之后都設(shè)置了阻隔開(kāi)關(guān)，以便在需求時(shí)便利地將變頻器與電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)。(3)制動(dòng)單元及制動(dòng)電阻起升及抓斗電機(jī)在負(fù)荷降低時(shí)，重物的勢(shì)能將轉(zhuǎn)化變成電能，再由變頻器附加的制動(dòng)電阻將此電能轉(zhuǎn)變

9、為熱能耗散 掉，以到達(dá)平穩(wěn)制動(dòng)的意圖。旋轉(zhuǎn)及變幅電機(jī)也附加了制動(dòng)電阻，作為減速進(jìn)程中的制動(dòng)手法。制動(dòng)電阻是經(jīng)過(guò)制動(dòng)單 元接入變頻器的，制動(dòng)單元能夠依據(jù)需求主動(dòng)投入和切除制動(dòng)電阻。制動(dòng)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(dòng)器操控各電機(jī)的機(jī)械制動(dòng)器由接觸器操控。其間變幅制動(dòng)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(shí)，機(jī)械制動(dòng)器的得電開(kāi)釋才被答應(yīng)。而提頭和抓斗制動(dòng)器因?yàn)樾枨蟠_保毛病時(shí)答應(yīng)抓斗下放，故獨(dú)自描繪斷路器加以 保護(hù)。(5)旋轉(zhuǎn)編碼器為避免在發(fā)動(dòng)時(shí)機(jī)械制動(dòng)器鋪開(kāi)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

10、力矩呼應(yīng)。閉環(huán)回路的轉(zhuǎn)速檢測(cè)由裝在電機(jī)軸端的旋轉(zhuǎn)編碼器完成。3.2操控體系描繪中的要害點(diǎn)PLC是整個(gè)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(cè)設(shè)備和履行設(shè)備都是經(jīng)過(guò)PLC相互聯(lián)系起來(lái)的。為減小電氣攪擾的影響，除就近的聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)信號(hào)外，PLC的全部輸入輸出均經(jīng)過(guò)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(shí)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(hào)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(gè)浮吊當(dāng)即中止作業(yè)的。聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)上其他全部的操 作指令悉數(shù)以接點(diǎn)方法輸入PLC，再由PLC去操控各變頻器以使各電動(dòng)機(jī)正回轉(zhuǎn)、加減速以及中止

11、作業(yè)。操作指令與電動(dòng)機(jī)的作業(yè)方向和速度之間有一一對(duì)應(yīng)聯(lián)系，經(jīng)過(guò)PLC完成聯(lián)鎖聯(lián)系。(1)調(diào)速指令及變頻器狀況信號(hào)PLC以接點(diǎn)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(jí)指令，并收集變頻器的作業(yè)及毛病等狀況信號(hào)。(2)速度反應(yīng)信號(hào)速度反應(yīng)信號(hào)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(dòng)器需求在變頻器開(kāi)端作業(yè)時(shí)牢靠開(kāi)釋，在因故使變頻器中止作業(yè)時(shí)牢靠抱合，其功用由PLC經(jīng)過(guò)邏輯判別后經(jīng)過(guò)操控接觸器的閉合和開(kāi)釋來(lái)完成，并采入接觸器輔佐觸點(diǎn)信號(hào)以判別接觸器是不是正常作業(yè)。(4)超行程信號(hào)在起升、 抓斗及變幅等各個(gè)組織上設(shè)有超行程限位開(kāi)關(guān)， 其信號(hào)悉數(shù)送入

12、 組織中止動(dòng)作，以防失控?fù)p壞設(shè)備。(5)斷路器及阻隔開(kāi)關(guān)狀況信號(hào)在浮吊作業(yè)時(shí)，需求全部的斷路器和阻隔開(kāi)關(guān)都處于閉合方位，開(kāi)關(guān)的輔佐觸頭將信號(hào)引進(jìn) 合方位時(shí)，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(shí)將主動(dòng)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(guò)撥動(dòng)答應(yīng)操作鑰匙開(kāi)關(guān)和左右兩個(gè)手柄式凸輪操控器完成。(1)答應(yīng)操作鑰匙開(kāi)關(guān)該鑰匙開(kāi)關(guān)有三個(gè)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(shí)間，該開(kāi)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(wú)效。當(dāng)預(yù)備開(kāi)端抓斗作業(yè)時(shí)，將鑰匙開(kāi)關(guān)置于抓斗作業(yè)方位，各項(xiàng)

13、操作被答 應(yīng)進(jìn)行，一起，對(duì)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(kāi)端吊裝作業(yè)時(shí)，將鑰匙開(kāi)關(guān)置于吊裝作業(yè)方位，各項(xiàng)操作被答應(yīng)進(jìn)行，一起，對(duì)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(gè)檔位，用于操控變幅組織，能夠三級(jí)速度向前或向后動(dòng)作。 橫向除零位外左右各三個(gè)檔位，用于操控旋轉(zhuǎn)組織，能夠三級(jí)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(dòng)作。各檔位的速度可在變頻器上獨(dú)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。縱向

14、除零位外前后各三個(gè)檔位，橫向有中位和右位兩個(gè)檔位，手柄在中位時(shí)，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(shí)，前后操作手柄將獨(dú)自操控抓斗電機(jī),使抓斗敞開(kāi)或閉合。各檔位的速度可在變頻器上獨(dú)立進(jìn)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(kāi)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(gè)組織可經(jīng)過(guò)操作桿復(fù)零來(lái)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(kāi)關(guān)未合上以及由接觸器差動(dòng)信號(hào)反映的毛病(差動(dòng)信號(hào)是指由PLC依據(jù)動(dòng)作指令與動(dòng)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PLC操控下減速停機(jī)，停機(jī)后其他三個(gè)組織可經(jīng)過(guò)操作桿復(fù)零來(lái)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(hào)時(shí)宣布指令讓相應(yīng)的PLC,當(dāng)有開(kāi)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(kāi)關(guān)未合上以及由接觸器差動(dòng)信號(hào)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(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(gè)組織可經(jīng)過(guò)操作桿復(fù)零來(lái)激活操作功用，以便把抓斗移動(dòng)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(dòng)腳踏板，經(jīng)過(guò)開(kāi)釋起升及抓斗機(jī) 械制動(dòng)器將抓斗放下，以便檢修毛病。(4) PLC毛病時(shí)的安全聯(lián)鎖PLC呈現(xiàn)毛病時(shí)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(shí)整個(gè)體系處于安全停機(jī)狀況。若是PLC在毛病時(shí)呈現(xiàn)過(guò)錯(cuò)輸出，可當(dāng)即進(jìn)行緊迫停機(jī)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(gè)組織從零速推進(jìn)到最高速時(shí)，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(gè)組織從一個(gè)方向的高速作業(yè)疾速切換到反方向作業(yè)時(shí)，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(dòng)。(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(shí)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(shí)是由起升及抓斗電機(jī)一起動(dòng)作的，但在抓斗閉合時(shí)