大跨度龍門起重機的電氣自動糾偏系統(tǒng)

 一,問題的提出

大跨度大于40米的龍門起重機在實際使用中由于眾多因素的影響，如大車軌道高低和平行偏差造成運行阻力的不同，走輪直徑的偏差，電動機轉(zhuǎn)速的偏差，剛、柔腿運行一段時間后會產(chǎn)生快慢不一的現(xiàn)象，通常當偏差接近跨度的3/1000時，起重機就應自動減速糾偏，駕駛員也可以根據(jù)偏差指示儀進行手動糾偏；當偏差超過跨度的3/1000時，偏斜限制器就自動斷開大車運行控制回路，使起重機自動停車。

二，常用電氣自動糾偏的方法

大跨度門機要自動糾偏，首先要分析偏差產(chǎn)生的原因和現(xiàn)象，然后采取對應的糾偏措施。通常有下列幾種電氣自動糾偏方法：

1、當剛腿和柔腿兩側(cè)電動機的轉(zhuǎn)速不一樣時，如剛腿側(cè)的電動機平均轉(zhuǎn)速較柔腿側(cè)的電動機快1/1000，這可以通過計算脈沖編碼器輸入PLC的 脈沖數(shù)量的方法來進行糾偏；

2、主梁與柔腿的夾角大于或小于90度，這可以通過安裝在柔腿頂部的角位移傳感器的方法來進行糾偏；

3、通過比較剛腿側(cè)大車走輪和柔腿側(cè)大車走輪實際運轉(zhuǎn)的線速度，這可以用橡膠摩擦輪帶動旋轉(zhuǎn)編碼器的閉環(huán)控制方法來進行糾偏；

4、直接在剛腿側(cè)和柔腿側(cè)的大車運行鋼軌旁平行安裝一些感應點，采用接近開關測量出剛腿側(cè)和柔腿側(cè)的接近開關動作的先后并輸入PLC輸入端的方法來進行糾偏；

三，本大車電氣控制和自動糾偏系統(tǒng)

本方案采用剛、柔腿側(cè)的電動機分別用兩個變頻器同時驅(qū)動，采用上述方法4進行自動糾偏控制。具體的大車電氣控制系統(tǒng)的設計指導書如下：， 

1，大車機構的調(diào)速比為1：10左右；一到5速的速度設定為10%、30%、50%、75%，100%的最快速度（具體運行速度的范圍見機械總圖）；

2，控制方式為左箱聯(lián)動臺主令控制；左橫機構控制大車左右5速；

3，大車電動機應加脈沖編碼器2個，剛、柔腿每側(cè)1個；

4，將剛、柔腿側(cè)大車電動機的PGA、PGB脈沖信號反饋到變頻器進行閉環(huán)控制；

5，將剛、柔腿鋼軌旁實際記錄的計速脈沖+01-S0A/S0B、+02-S0A/S0B脈沖信號送進PLC輸入端X17、X20；

6，電氣系統(tǒng)采用多種保護功能，設有電動機過載保護、變頻器過載保護，電網(wǎng)過壓失壓保護、缺相保護，電機超速、失速保護，制動單元過熱保護、門限位開關、大小車限位、等連鎖保護，線路過載、短路、斷路保護，脈沖編碼器斷線保護等；

7，控制系統(tǒng)具有抗干擾能力，對電磁波輻射、電網(wǎng)電壓瞬間波動、無線電波、電源高次諧波都有屏蔽過濾功能，控制系統(tǒng)在電網(wǎng)電壓波動10%時仍能正常工作；；

8，前方柔腿側(cè)4個11KW的大車電動機，變頻器用CIMR-G7A4055+PGB2，制動單元用4030B，日本安川；

9，后方剛腿側(cè)4個11KW的大車電動機，變頻器用CIMR-G7A4055+PGB2，制動單元用4030B，日本安川；

10，大車放電電阻器采用ZX25S2-4055/2H-X的電阻器，兩套，共8箱；

四，電氣自動糾偏原理

1，基本程序編制和參數(shù)設定方法是通過計速脈沖計算剛（柔）腿側(cè)大車走輪實際運行的距離——采用高性能的接近開關記錄下起重機鋼軌壓板上固定螺栓上的感應螺母個數(shù)確定（當然精確的計算可以在起重機剛、柔腿鋼軌旁等距安放一些電磁感應點）；

2，設首先發(fā)出脈沖的接近開關一側(cè)實際運行速度快，這個脈沖信號馬上進PLC輸入X17（或X20），立即進行記速并進行自動糾偏控制。

3,自動糾偏的方法是快了就減速的方法——如起重機在運行過程中，柔腿側(cè)較快，柔腿側(cè)接近開關首先感應到螺栓上的感應螺母，柔腿接近開關控制端由常開變?yōu)槌ｉ]，使繼電器K510吸合，PLC輸入端X20產(chǎn)生了輸入信號，可編制程序：LD X20，ANI X17，OUT Y17，這時柔腿變頻器的控制端S9B輸入了減速控制信號，柔腿側(cè)的4個電動機則立即進行減速運行，當剛腿側(cè)的接近開關也檢測到螺栓的感應螺母時，就自動斷開了S9B的輸入信號，使柔、剛腿側(cè)電動機又同時以相同的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行；

4，如起重機在運行過程中，剛腿側(cè)較快，剛腿側(cè)接近開關首先感應到螺栓上的螺母，剛腿接近開關控制端由常開變?yōu)槌ｉ]，使繼電器K509吸合，PLC輸入端X17產(chǎn)生了輸入信號，可編制程序：LD X17，ANI X20，OUT Y16，這時剛腿變頻器的控制端S9輸入了減速控制信號，剛腿側(cè)的4個電動機則立即進行減速運行，當柔腿側(cè)的接近開關也檢測到螺栓上的螺母時，就自動斷開了S9的輸入信號，使剛、柔腿側(cè)電動機又同時以相同的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行；

五，電氣原理圖：

1，圖1為剛腿側(cè)用4個電動機用1個55KW變頻器拖動的電氣線路：

2，圖2為柔腿側(cè)4個電動機用1個55KW變頻器拖動的電氣線路：

3，圖3為大車5個檔位和限位繼電器PLC的輸入輸出控制點：

4，圖4為大車糾偏，綜合保護的PLC的輸入輸出控制點：

5，圖5為大車總接觸器控制回路和大車控制主令的閉合表：

6，圖6為大車限位開關、手動糾偏控制和偏差采樣電氣線路：

7，圖7為大車電動機的保護、通風機、制動器的控制線路：

8，圖8為剛腿側(cè)大車制動器和變頻電機通風機的電氣接線保護線路：

9，圖9為柔腿側(cè)大車制動器和變頻電機通風機的電氣接線保護線路：

六，結(jié)束語

     大跨度龍門起重機的電氣自動糾偏方法還很多，例如采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS等，但安裝調(diào)試和維護成本相對較高。本方案的優(yōu)點在于線路簡單，偏差采樣部件采用與感應螺母相距5-20mm就可正常工作的電磁接近開關，該開關的防護等級大于IP67，沒有轉(zhuǎn)動、摩擦的零件，使用壽命長，安裝調(diào)試和維護都很方便。