桥吊吊具电缆全变频闭环控制系统设计.doc

吊具电缆全变频闭环控制系统设计
(北三集司,浙江宁波 315813)
摘要:桥吊吊具电缆驱动方式是吊具控制重要部分,全变频闭环控制驱动方式因其响应速度快、电缆跟随效果好、维护保养简单等优势被广泛应用。本文详细地介绍了一种桥吊吊具控制系统方案设计,可为桥吊吊具控制系统改造提供一定的帮助。
关键词:吊具电缆;闭环控制;桥吊;PLC
Design of full variable frequency closed-loop control system on spreader cable
ZHANG Qianneng,
(Ningbo Gangji Terminal Co,. Ltd. Ningbo 315813,Zhejiang)
Abstract: Drive mode of container crane spreader cable is the ponent of crane spreader control system. Full variable frequency closed loop control system has fast response, good cable follow effect, simple maintenance which is widely used. This paper introduces a kind of crane hoist control system design,which can provide some help for system reformation.
Key words: spreader cable; closed-loop control; quey crane; PLC
桥吊吊具电缆驱动方式是吊具电气控制的重要部分,全变频闭环控制驱动方式具备以下优势:
1)全变频闭环控制驱动的吊具电缆卷盘克服了磁滞联轴器的“软特性”,系统响应速度快,电缆跟随效果好;
2)卷盘控制采用“速度控制和力矩限幅控制相结合技术”,结合吊具上架的缓冲器过紧限位开关作用,保证电缆在任何工况下不会超过其许用拉力;
3)电机采用单台卧式安装变频调速电机,整个传动系统转动惯量小,其应用场合不受电缆自重、起升高度、吊具加速度等限制;
4)电机采用弹性联轴器与减速器连接,保养工作量小、维护简单,相对应的配件价格低;
5)电缆保护:
A 限制电机给定卷盘的力矩,确保电缆张力小于其许用拉力;
B 吊架上架的缓冲器安装有过紧限位开关,一旦吊具电缆卷盘收、放缆速度与吊具速度不同步造成的吊具缓冲器的行程达到最大值时,吊具缓冲器给上的过紧限位触发,电缆过紧信号发出,整个系统作出紧停动作从而保护电缆。
因此,目前国内港口普遍采用这种方式对桥吊吊具电缆控制方式进行改造,本文给出了一套完整的控制系统设计方案,以供参考。
1吊具电气控制方式的选择
吊具电气控制方式选择将为吊具电控系统设计定下基调[1]。根据吊具的特点及需求,有3中不同的控制方式可供选择,优缺点如下,见下表1。
表1 不同的控制方式比较[1]
控制
方式
系统方案
施工难度
优缺点
点对点硬接线
通过点硬接线采集吊具感应开关信号。模拟量输入模块采集称重传感器信号。
大量的接线,需更换吊具电缆,施工难度大。
总成本稍低,调试周期长,
维护工作量大。
CAN通讯
采用BROMMA SCS2控制器,并使用CAN地址模块采集吊具信号以及称重传感器信号。
控制功能逻辑固化,解封需要厂家协助。
成本较高,实施阶段风
险较大。
ASI通讯
采用西门子现场总线技术ASI地址板采集吊具信号,通过模拟量模块采集称重传感器信号。
两线通讯,施工难度小。
编程自由开放,系统易于扩展,维护简单,成本中等。
3种不同控制方式的比较可见,采用ASI(传感器-执行器接口技术)通讯的控制方式在施工难度、调试周期、成本控制、维护等方面具有明显优势。因此选择了ASI通讯作为吊具电气控制方式。
2吊具控制系统控制过程
吊具控制系统由1台变频电机驱动,驱动电机上装有增量型编码器,通过编码器反馈信号进行处理来不断调整的变频电机的转速,实现对变频电机的闭环控制。
为了避免变频电机出现过冷或过热现象,在变频电机内安装了温控元件,将反馈信号给可编程控制器,用来监控变频电机的温度。同时变频电机上还安装有风扇和加热器,用来防止变频电机结露和给变频电机散热。
吊具控制系统需要安装1台制动器,直接装在齿轮减速箱上,用于整个控制系统的制动。该制动器采用常闭式制动器,在通电时打开,断电时抱闸;另外可编程控制器需检测制动器的抱闸松紧限位用来判断制动器的开闭状态。
司机室联运台是司机控制桥吊动作的操作平台,吊