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fushiqizhongjishiyigefuzadexitong，tadekongzhishejizhongduogongchengjishuwenti，shiduojishuxitongyingyongdefuheti。weilegaishanfudiaoxingneng，baozhenggaixitongzaigaopinlv、大運量的情況下正常運行，需對該浮吊的控製係統及相應的機械傳動部分進行技術改造，改造後的控製係統應能適應設備年起卸礦石200萬噸的作業狀況。
控製係統改造涉及起升及抓鬥閉合電機(2×2×110kW)、旋轉機構電機(2×2×30kW)以及變幅機構電機(2×1×30kW)共計10台電機的驅動及調速，實現可靠的安全聯鎖和防誤操作功能以及聯合動作控製係統，還涉及聯動操作台的改造。
驅動係統能實現大範圍的平穩調速及較快的速度提升性能(從啟動到高速2.5s)，同時解決抓鬥閉合與提升電機間的受力平衡問題，速度調節能適應抓鬥和吊裝兩種作業方式。
控製係統要具備較高的安全可靠性及完備的防誤操作功能;聯動操作台要操作簡單易掌握，貼近原操作習慣，且有較高的使用壽命，適應頻繁操作;整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)能(neng)在(zai)高(gao)溫(wen)高(gao)粉(fen)塵(chen)的(de)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)下(xia)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)，適(shi)應(ying)正(zheng)負(fu)百(bai)分(fen)之(zhi)十(shi)的(de)電(dian)網(wang)電(dian)壓(ya)波(bo)動(dong)。因(yin)此(ci)，在(zai)係(xi)統(tong)功(gong)能(neng)實(shi)現(xian)上(shang)，有(you)一(yi)定(ding)難(nan)度(du)，以(yi)下(xia)就(jiu)有(you)關(guan)技(ji)術(shu)實(shi)現(xian)問(wen)題(ti)作(zuo)些(xie)討(tao)論(lun)。
2 係統總體設計考慮
(1) 控製係統設計及選型
qizhongshebeishejidaoyixiliedeanquanwenti，fudiaokongzhixitongbixuyouhenhaodekekaoxinghewanshandeanquancuoshi，baozhengjishizaicaozuoshiwudeqingkuangxiayebuhuidaozhianquanshiguheshebeisunhuai，weicibenfangancaiyongPLC來實現安全聯鎖和防誤功能。除了緊急停機操作保留直接連線方式外，所有的操作均通過PLC程序來實現。本係統選用西門子公司6ES7－200係列緊湊型小型PLC產品作為核心控製設備。
(2) 驅動係統設計及選型
為wei提ti高gao浮fu吊diao作zuo業ye效xiao率lv，既ji要yao提ti高gao驅qu動dong係xi統tong的de速su度du響xiang應ying，又you要yao減jian少shao故gu障zhang檢jian修xiu及ji常chang規gui檢jian修xiu的de周zhou期qi和he頻pin率lv，采cai用yong變bian頻pin調tiao速su方fang式shi可ke以yi很hen好hao的de滿man足zu浮fu吊diao設she備bei對dui於yu驅qu動dong係xi統tong的de要yao求qiu。
變頻器有很寬的調速範圍，可以設定加減速時間;良好的低速力矩特性使得電動機在啟動和加速時能夠獲得大而且平滑的加速度;製動單元的接入又使得電動機在減速和停車時能夠獲得足夠的製動力矩。上述特性保證了變頻調速係統有很好的速度響應性能。
其多段速度功能的各段速度獨立可調，可根據作業需要設定各種不同速度進行作業。
變頻器的平穩起動及製動特性減少了機械衝擊，降低了結構損耗;啟動電流較小，在頻繁起動及製動中減少電機熱損，延長電機壽命;變頻器自身是高可靠性的通用標準設備，故障率極低，引入變頻器後整機的故障率降低，維護量減少，間接地提高了作業效率。
為提高操作器件的可靠性，采用多段速有級平滑調速方式。
變頻調速在低速情況及加減速過程中有明顯的節電效果。
本係統選用的是日本安川公司的616G5係列起重專用型變頻器，它能夠方便的實現閉環矢量控製，可實現高達1:1000的調速比，高精度的速度控製，零速時可達到150％額e定ding力li矩ju，廣guang泛fan的de應ying用yong於yu起qi重zhong行xing業ye。各ge電dian機ji原yuan為wei繞rao線xian電dian機ji轉zhuan子zi串chuan電dian阻zu方fang式shi調tiao速su，改gai為wei變bian頻pin調tiao速su後hou不bu需xu要yao更geng換huan電dian機ji，僅jin把ba電dian機ji轉zhuan子zi回hui路lu短duan接jie即ji可ke。
(3) 聯動操作台設計及選型
聯動操作台是浮吊的唯一操作位置和人機界麵，除了作為基本操作器的手柄式凸輪控製器外，還設置了各種故障信號、緊急停機按鈕、功能選擇開關、允許操作鑰匙開關等。
聯動操作器作為浮吊主要操作設備，動作十分頻繁，要求可靠並且有較長的使用壽命。本係統選用法國施耐德公司的XKB-E係列手柄式凸輪控製器，其操作靈活可靠，手感好，使用壽命高達各方向100萬次，以旋轉及變幅操作器為例，即允許左旋右旋和變幅向前向後各操作100萬次，根據浮吊作業頻率估計，每台操作器大約可使用1年左右。
當起升或抓鬥部分出現故障時，需要將抓鬥下放，為此設計了機械製動器釋放踏板和允許此項操作的鑰匙開關。
(4) 係統的環境適應性設計及選型
浮吊位於江邊，主要任務是裝卸礦石，工作在高溫、高濕、高粉塵及振動環境，需要采取措施保證控製係統正常工作。
浮吊主卷揚室內的四台電機、suoyoudekongzhiguidengjunweifareti，xiatianshijiangyinpaifangreliangkunnanerchanshenghengaodehuanjingwendu，buliyukongzhixitongzhengchanggongzuo。zaigaishijiazhuangyouqiangzhitongfengshebeiyigaishansanretiaojian。
起升及抓鬥電機工作持續性較高，在長時間低速運行時由於內置風扇工作效率低而導致散熱能力差，改為外部強製風冷。
各控製櫃采用進口櫃體，密閉式結構可防止粉塵及濕氣侵入，櫃體上加裝帶過濾罩的強製通風風機以排放櫃內熱量，裝有PLC的櫃體裝設櫃用空調器，保證係統可以在-10-65℃的環境溫度下正常工作。
各主要電氣設備均選用具有抗振能力的進口設備。為了保證整個控製係統的高可靠性，本係統對於斷路器、隔離開關、接觸器以及按鈕信號燈等低壓電器統一選用了歐洲著名品牌，德國金鍾－默勒公司的產品。
3 控製係統詳細設計
3.1 電氣主回路設計中的幾個問題
(1) 電氣保護
各支路入口用支路斷路器作支路短路保護及後備過載保護，支路的過載保護、過壓及欠壓保護和其他保護則由變頻器自身的保護功能承擔。由隔離變壓器提供控製電源及向PLC供電，以盡可能減小PLC及控製元件受電源幹擾導致工作不正常的可能性。隔離變壓器前端設一斷路器作為短路保護及線路保護。
(2) 變頻器出口隔離開關
diandongjizaijianxiuhuojiaochangshijiantingzhiyunxinghou，yaojinxingjueyuanjiance，hegecainenggoutouruyunxing，erbianpinqishidianlidianzileishebei，bunengjinxingchangguijueyuanjiance，weici，zaigebianpinqizhihoudoushezhilegelikaiguan，yibianzaixuyaoshifangbiandijiangbianpinqiyudiandongjiduankai。
(3) 製動單元及製動電阻
起qi升sheng及ji抓zhua鬥dou電dian機ji在zai負fu荷he下xia降jiang時shi，重zhong物wu的de勢shi能neng將jiang轉zhuan化hua成cheng為wei電dian能neng，再zai由you變bian頻pin器qi附fu加jia的de製zhi動dong電dian阻zu將jiang此ci電dian能neng轉zhuan變bian為wei熱re能neng耗hao散san掉diao，以yi達da到dao平ping穩wen製zhi動dong的de目mu的de。旋xuan轉zhuan及ji變bian幅fu電dian機ji也ye附fu加jia了le製zhi動dong電dian阻zu，作zuo為wei減jian速su過guo程cheng中zhong的de製zhi動dong手shou段duan。製zhi動dong電dian阻zu是shi通tong過guo製zhi動dong單dan元yuan接jie入ru變bian頻pin器qi的de，製zhi動dong單dan元yuan能neng夠gou根gen據ju需xu要yao自zi動dong投tou入ru和he切qie除chu製zhi動dong電dian阻zu。製zhi動dong電dian阻zu安an裝zhuang在zai控kong製zhi櫃gui外wai專zhuan門men的de電dian阻zu安an裝zhuang支zhi架jia上shang。
(4) 機械製動器控製
各ge電dian機ji的de機ji械xie製zhi動dong器qi由you接jie觸chu器qi控kong製zhi。其qi中zhong變bian幅fu製zhi動dong器qi電dian源yuan取qu自zi支zhi路lu斷duan路lu器qi後hou端duan，以yi保bao證zheng隻zhi有you在zai變bian頻pin器qi支zhi路lu已yi經jing得de電dian時shi，機ji械xie製zhi動dong器qi的de得de電dian釋shi放fang才cai被bei允yun許xu。而er提ti頭tou和he抓zhua鬥dou製zhi動dong器qi由you於yu需xu要yao保bao證zheng故gu障zhang時shi允yun許xu抓zhua鬥dou下xia放fang，故gu單dan獨du設she計ji斷duan路lu器qi加jia以yi保bao護hu。
(5) 旋轉編碼器
為防止在啟動時機械製動器放開後重物突然下滑或變幅機構突然前傾，起升、抓鬥及變幅電機的變頻調速均采用閉環矢量模式，以獲得較迅速的力矩響應。閉環回路的轉速檢測由裝在電機軸端的旋轉編碼器實現。
3.2 控製係統設計中的關鍵點
PLC是整個浮吊控製係統的核心，除了緊急停機按鈕以外，所有的操作設備、檢測設備和執行設備都是通過PLC互相聯係起來的。為減小電氣幹擾的影響，除就近的聯動操作台信號外，PLC的所有輸入輸出均通過入口及出口繼電器連接。緊急停機按鈕是在發生緊急情況時人為幹預的最後手段，即使在PLC功gong能neng已yi經jing失shi效xiao的de情qing況kuang下xia也ye能neng夠gou正zheng常chang起qi作zuo用yong，該gai信xin號hao直zhi接jie作zuo用yong於yu各ge支zhi路lu斷duan路lu器qi使shi其qi跳tiao閘zha，用yong切qie斷duan電dian源yuan的de方fang式shi迫po使shi整zheng個ge浮fu吊diao立li即ji停ting止zhi工gong作zuo的de。聯lian動dong操cao作zuo台tai上shang其qi他ta所suo有you的de操cao作zuo指zhi令ling全quan部bu以yi接jie點dian方fang式shi輸shu入ruPLC，再由PLC去控製各變頻器以使各電動機正反轉、加減速以及停止運行。操作指令與電動機的運轉方向和速度之間有一一對應關係，通過PLC實現聯鎖關係。
(1) 調速指令及變頻器狀態信號
PLC以接點方式向各變頻器發送運行、停止、運轉方向及速度分級指令，並采集變頻器的運行及故障等狀態信號。
(2) 速度反饋信號
速度反饋信號由旋轉編碼器采集，經PG卡直接送入變頻器參與閉環控製。
(3) 接觸器控製及反饋
所有的機械製動器要求在變頻器開始運行時可靠釋放，在因故使變頻器停止運行時可靠抱合，其功能由PLC經過邏輯判斷後通過控製接觸器的閉合和釋放來實現，並采入接觸器輔助觸點信號以判斷接觸器是否正常工作。
(4) 超行程信號
在起升、抓鬥及變幅等各個機構上設有超行程限位開關，其信號全部送入PLC，在超行程信號時發出指令讓相應的機構停止動作，以防失控損壞設備。
(5) 斷路器及隔離開關狀態信號
在浮吊運行時，要求所有的斷路器和隔離開關都處於閉合位置，開關的輔助觸頭將信號引入PLC，當有開關不在閉合位置時，PLC將給出燈光提示並封鎖操作指令。
(6) 指令安全設計
由PLC發出的指令在PLC自身故障時將自動使設備處於安全停車狀態。
4 係統功能設計
4.1 基本操作功能
基本操作功能通過撥動允許操作鑰匙開關和左右兩個手柄式凸輪控製器實現。
(1) 允許操作鑰匙開關
該鑰匙開關有三個位置，分別是:禁(jin)止(zhi)操(cao)作(zuo)，抓(zhua)鬥(dou)作(zuo)業(ye)和(he)吊(diao)裝(zhuang)作(zuo)業(ye)。浮(fu)吊(diao)在(zai)停(ting)止(zhi)作(zuo)業(ye)期(qi)間(jian)，該(gai)開(kai)關(guan)置(zhi)於(yu)禁(jin)止(zhi)操(cao)作(zuo)位(wei)置(zhi)，此(ci)時(shi)所(suo)有(you)的(de)操(cao)作(zuo)指(zhi)令(ling)均(jun)被(bei)封(feng)鎖(suo)，一(yi)切(qie)操(cao)作(zuo)無(wu)效(xiao)。當(dang)準(zhun)備(bei)開(kai)始(shi)抓(zhua)鬥(dou)作(zuo)業(ye)時(shi)，將(jiang)鑰(yao)匙(chi)開(kai)關(guan)置(zhi)於(yu)抓(zhua)鬥(dou)作(zuo)業(ye)位(wei)置(zhi)，各(ge)項(xiang)操(cao)作(zuo)被(bei)允(yun)許(xu)進(jin)行(xing)，同(tong)時(shi)，對(dui)應(ying)於(yu)凸(tu)輪(lun)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)各(ge)檔(dang)位(wei)，PLC將jiang向xiang各ge變bian頻pin器qi輸shu出chu與yu抓zhua鬥dou作zuo業ye相xiang適shi應ying的de速su度du指zhi令ling。當dang準zhun備bei開kai始shi吊diao裝zhuang作zuo業ye時shi，將jiang鑰yao匙chi開kai關guan置zhi於yu吊diao裝zhuang作zuo業ye位wei置zhi，各ge項xiang操cao作zuo被bei允yun許xu進jin行xing，同tong時shi，對dui應ying於yu凸tu輪lun控kong製zhi器qi的de各ge檔dang位wei，PLC將向各變頻器輸出與吊裝作業相適應的速度指令。
(2) 旋轉及變幅操作器
該gai操cao作zuo器qi為wei手shou柄bing式shi凸tu輪lun控kong製zhi器qi。縱zong向xiang除chu零ling位wei外wai前qian後hou各ge三san個ge檔dang位wei，用yong於yu控kong製zhi變bian幅fu機ji構gou，可ke以yi三san級ji速su度du向xiang前qian或huo向xiang後hou動dong作zuo。橫heng向xiang除chu零ling位wei外wai左zuo右you各ge三san個ge檔dang位wei，用yong於yu控kong製zhi旋xuan轉zhuan機ji構gou，可ke以yi三san級ji速su度du向xiang左zuo或huo向xiang右you旋xuan轉zhuan。操cao作zuo器qi可ke以yi斜xie向xiang操cao作zuo，即ji可ke以yi同tong時shi控kong製zhi變bian幅fu和he旋xuan轉zhuan機ji構gou動dong作zuo。各ge檔dang位wei的de速su度du可ke在zai變bian頻pin器qi上shang獨du立li進jin行xing設she置zhi。
(3) 起升及抓鬥操作器
該(gai)操(cao)作(zuo)器(qi)為(wei)手(shou)柄(bing)式(shi)凸(tu)輪(lun)控(kong)製(zhi)器(qi)。縱(zong)向(xiang)除(chu)零(ling)位(wei)外(wai)前(qian)後(hou)各(ge)三(san)個(ge)檔(dang)位(wei)，橫(heng)向(xiang)有(you)中(zhong)位(wei)和(he)右(you)位(wei)兩(liang)個(ge)檔(dang)位(wei)，手(shou)柄(bing)在(zai)中(zhong)位(wei)時(shi)，前(qian)後(hou)操(cao)作(zuo)手(shou)柄(bing)將(jiang)同(tong)時(shi)控(kong)製(zhi)起(qi)升(sheng)與(yu)抓(zhua)鬥(dou)電(dian)機(ji)同(tong)步(bu)運(yun)行(xing)，使(shi)抓(zhua)鬥(dou)上(shang)升(sheng)或(huo)下(xia)降(jiang)。手(shou)柄(bing)在(zai)右(you)位(wei)時(shi)，前(qian)後(hou)操(cao)作(zuo)手(shou)柄(bing)將(jiang)單(dan)獨(du)控(kong)製(zhi)抓(zhua)鬥(dou)電(dian)機(ji)，使(shi)抓(zhua)鬥(dou)開(kai)啟(qi)或(huo)閉(bi)合(he)。各(ge)檔(dang)位(wei)的(de)速(su)度(du)可(ke)在(zai)變(bian)頻(pin)器(qi)<
