淺析門式起重機電氣控製係統的改造

        2號帶鬥門式起重機（SU2，500Uh）電控采用繞線式異步電機轉子串電阻調速。因調速電阻發熱嚴重，導致環境溫度迅速上升，綜合性能指標差，效率低；異步電機集電環和電刷，要求定期維護；大量的繼電器、接觸器的故障頻繁，維護量大；電氣製動采用渦流電機製動，動態性能差、耗能高。可編程控製器為日立20世紀80年代的產品，隻能處理開關量

，掃描時間長

，為此，決定對該設備進行升級改造。
一
、帶鬥門機的運行特點
1．門機在啟動時，啟動轉矩）150％額定轉矩。
2．當抓鬥下降時，電機處於再生發電狀態，其能量要向電源側回饋。
3．在抓鬥滿載突然打開和由空載挖煤時，負載會急劇變化。
4．電氣製動與機械製動之間切換不能平滑完成，時有墜鬥現象。
5．變幅機構的變幅巴杆嘴在35m處和9m處能準確停止
，在8m處能緊急停止。
6．通過觸點式手柄完成調速電阻切換，切換時電機電流突變
，衝擊較大。
二

、改造配置
        根據門機的運行待點，同時為了滿足門機高啟動轉矩、低速滿轉矩、快速的轉矩上升時間和抱閘順序控製功能的要求，選擇ABB的ACS600係列直接轉矩控製變頻器
，為與其匹配選擇ABBAC80(Advance controller)PLC，組成一個多傳動控製係統。
1. AC80可編程控製器
AC80 PLC是專為傳動設計的，其CPU是16位模式的MC68360處理器，工作頻率25MHz，負責整個係統的邏輯控製
、開關量處理、數據通信等。通過電氣Module Bus與I/0模塊通信，也能通過DRIVEBUS傳動總線）控製最多達12個傳動機構。用戶使用Function Chart Builde：軟件（以下簡稱FCB）對AC80進行編程，AC80程序包括PC部分（程序部分）和DB部分（數據庫部分）。
2.NDBU-85總線適配器
總線適配器與AC80和(he)各(ge)傳(chuan)動(dong)機(ji)構(gou)之(zhi)間(jian)通(tong)過(guo)光(guang)纜(lan)組(zu)成(cheng)星(xing)形(xing)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)，用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)適(shi)配(pei)器(qi)上(shang)的(de)撥(bo)碼(ma)開(kai)關(guan)設(she)定(ding)各(ge)傳(chuan)動(dong)點(dian)在(zai)適(shi)配(pei)器(qi)上(shang)的(de)通(tong)道(dao)號(hao)和(he)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)速(su)率(lv)，傳(chuan)輸(shu)速(su)率(lv)可(ke)達(da)4Mbit/s。
3.ACS600晶閘管供電單元（TSU）
如圖2suoshi
，jingzhaguangongdiandanyuanzhuyaoshilianggeliumaibojingzhaguanqiaozucheng。zhengqiaojiangsanxiangjiaoliudianzhuanhuanchengzhiliudian
，ranhoutongguozhongjiandezhiliuhuanjiejiangdiannengshusonggeichuandongbufen（逆變器）。無論何時需要將多餘的電機製動能量反饋回給電網時反橋就會將直流電轉換成交流電。
4.ACS600逆變器
ACS600逆變器是通過交流電機定子磁通來直接控製電機的轉矩。如圖3所示，根據電機定子磁通和轉矩的計算值來實現功率器件的開關控製，采用了高性能的數字信號處理器（DSP），可快速實現功率器件開關信號的選擇。用戶通過Drive window軟件和CDP312控製盤對逆變器進行調試、參數設置及故障跟蹤等。逆變器將直流電根據AC80的控製指令轉換成交流電輸出到電機
，在抓鬥下降過程中將電機製動產生的能量整流成直流送回直流母排回饋給供電單元。
為了保證準確定位變幅距離，在原來凸輪限位的基礎上加裝了絕對值編碼器和光電感應開關，保證該機構安全穩定運行。
三


、調試方法
調試主要步驟如下：
1．將PC機通過RS-232接口與PLC上的Service口連接。采用FCB軟件定義PLC的UO地址，根據門機的運行特性和控製工藝編寫控製程序
；編寫好的程序存儲在PLC的FPROM內，PLC再將程序從FPROM中讀至RAM中運行。
2．設定各傳動機構在PLC中的地址。在程序的DB部分用DRB00模塊定義傳動點在DRIVEBUS上的地址


，最多可以定義12個地址。
3．nibianqicanshudesheding。zaidianjitouruyunxingzhiqianxuyaoduitajinxingshibieyunxing，shibieyunxingwanchenghou，bianpinqigenjushibiedecanshujianlidianjideshuzimoxing
，binggenjumoxingduidianjijinxingkongzhi。
四
、改造效果
改造後的門機有以下特點：
1．電動機機械特性變硬，定位精確，提高了卸船效率。
2．運行，啟
、製動平穩，加、減速時衝擊減小，安全性提高，延長了機械的使用壽命。
3．拆除渦流製動裝置

，電氣製動由變頻器實現
，降低了能耗，同時也減少了維護量。
4．機械製動在電機速度接近零速時投入
，所以機械刹車的製動片壽命大大延長。
5．將原來的繞線異步電機的調速電阻拆除；短接集電環改作鼠籠電機使用
，節約了更換電機的成本。
6．減少大量交流接觸器

，實現無級調速。
7．結合PLC及變頻器自身的保護、檢測、故障報警等強大的功能，提高電控係統的穩定性。
       經過現場分別檢測SU2的變幅、起升
、開閉的穩定性，抓鬥額定負荷16t，設定超負荷能力為120%
，當負荷達到110%×l6t時報警，達到 118%×l6t一擋起升1.5s停止起升
，抓鬥超負荷保護實現準確數字化。在抓鬥滿負荷三擋起升下降時能準確停止，無墜鬥現象。抓鬥
、變幅加速減速平穩
，基本實現無級調速。變幅鶴嘴準確停止在9m，到目前尚未發現一起因變幅衝8m造成的故障維修。
        經過現場實驗方法分別檢測SU2的變幅、起升、開閉的穩定性，抓鬥超負荷保護實現準確數字化。在抓鬥滿負荷三檔起升下降時能準確停止，無墜鬥現象。抓鬥
、變幅加速減速平穩，基本實現無級調速。變幅鶴嘴準確停止在9m，到目前尚未發現一起因變幅衝8m造成的故障維修。改造後實現能量回饋，比原來係統省電30%。改造前的係統需要每個季度更換一次主接觸器和輔助接觸器的觸頭，這些觸頭費用昂貴並且安裝時消耗大量人力
，維護花費達到30000元/月。改造後隻需要對變頻器定期清理維護

，節省了維護成本，經統計每個季度可節省成本12萬多元。      

         比較徹底地改變這三大機構由於控製方式上的缺陷，引發故障率高
，能耗高的技術難題。