大跨度龍門起重機(jī)的電氣自動(dòng)糾偏系統(tǒng)

 一,問(wèn)題的提出

大跨度大于40米的龍門起重機(jī)在實(shí)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(yùn)行阻力的不同，走輪直徑的偏差，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的偏差，剛、柔腿運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生快慢不一的現(xiàn)象，通常當(dāng)偏差接近跨度的3/1000時(shí)，起重機(jī)就應(yīng)自動(dòng)減速糾偏，駕駛員也可以根據(jù)偏差指示儀進(jìn)行手動(dòng)糾偏；當(dāng)偏差超過(guò)跨度的3/1000時(shí)，偏斜限制器就自動(dòng)斷開大車運(yùn)行控制回路，使起重機(jī)自動(dòng)停車。

二，常用電氣自動(dòng)糾偏的方法

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

1、當(dāng)剛腿和柔腿兩側(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不一樣時(shí)，如剛腿側(cè)的電動(dòng)機(jī)平均轉(zhuǎn)速較柔腿側(cè)的電動(dòng)機(jī)快1/1000，這可以通過(guò)計(jì)算脈沖編碼器輸入PLC的 脈沖數(shù)量的方法來(lái)進(jìn)行糾偏；

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

3、通過(guò)比較剛腿側(cè)大車走輪和柔腿側(cè)大車走輪實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度，這可以用橡膠摩擦輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器的閉環(huán)控制方法來(lái)進(jìn)行糾偏；

4、直接在剛腿側(cè)和柔腿側(cè)的大車運(yùn)行鋼軌旁平行安裝一些感應(yīng)點(diǎn)，采用接近開關(guān)測(cè)量出剛腿側(cè)和柔腿側(cè)的接近開關(guān)動(dòng)作的先后并輸入PLC輸入端的方法來(lái)進(jìn)行糾偏；

三，本大車電氣控制和自動(dòng)糾偏系統(tǒng)

本方案采用剛、柔腿側(cè)的電動(dòng)機(jī)分別用兩個(gè)變頻器同時(shí)驅(qū)動(dòng)，采用上述方法4進(jìn)行自動(dòng)糾偏控制。具體的大車電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)書如下：， 

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

2，控制方式為左箱聯(lián)動(dòng)臺(tái)主令控制；左橫機(jī)構(gòu)控制大車左右5速；

3，大車電動(dòng)機(jī)應(yīng)加脈沖編碼器2個(gè)，剛、柔腿每側(cè)1個(gè)；

4，將剛、柔腿側(cè)大車電動(dòng)機(jī)的PGA、PGB脈沖信號(hào)反饋到變頻器進(jìn)行閉環(huán)控制；

5，將剛、柔腿鋼軌旁實(shí)際記錄的計(jì)速脈沖+01-S0A/S0B、+02-S0A/S0B脈沖信號(hào)送進(jìn)PLC輸入端X17、X20；

6，電氣系統(tǒng)采用多種保護(hù)功能，設(shè)有電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)、變頻器過(guò)載保護(hù)，電網(wǎng)過(guò)壓失壓保護(hù)、缺相保護(hù)，電機(jī)超速、失速保護(hù)，制動(dòng)單元過(guò)熱保護(hù)、門限位開關(guān)、大小車限位、等連鎖保護(hù)，線路過(guò)載、短路、斷路保護(hù)，脈沖編碼器斷線保護(hù)等；

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

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

9，后方剛腿側(cè)4個(gè)11KW的大車電動(dòng)機(jī)，變頻器用CIMR-G7A4055+PGB2，制動(dòng)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(dòng)糾偏原理

1，基本程序編制和參數(shù)設(shè)定方法是通過(guò)計(jì)速脈沖計(jì)算剛（柔）腿側(cè)大車走輪實(shí)際運(yùn)行的距離——采用高性能的接近開關(guān)記錄下起重機(jī)鋼軌壓板上固定螺栓上的感應(yīng)螺母?jìng)€(gè)數(shù)確定（當(dāng)然精確的計(jì)算可以在起重機(jī)剛、柔腿鋼軌旁等距安放一些電磁感應(yīng)點(diǎn)）；

2，設(shè)首先發(fā)出脈沖的接近開關(guān)一側(cè)實(shí)際運(yùn)行速度快，這個(gè)脈沖信號(hào)馬上進(jìn)PLC輸入X17（或X20），立即進(jìn)行記速并進(jìn)行自動(dòng)糾偏控制。

3,自動(dòng)糾偏的方法是快了就減速的方法——如起重機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，柔腿側(cè)較快，柔腿側(cè)接近開關(guān)首先感應(yīng)到螺栓上的感應(yīng)螺母，柔腿接近開關(guān)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(hào)，可編制程序：LD X20，ANI X17，OUT Y17，這時(shí)柔腿變頻器的控制端S9B輸入了減速控制信號(hào)，柔腿側(cè)的4個(gè)電動(dòng)機(jī)則立即進(jìn)行減速運(yùn)行，當(dāng)剛腿側(cè)的接近開關(guān)也檢測(cè)到螺栓的感應(yīng)螺母時(shí)，就自動(dòng)斷開了S9B的輸入信號(hào)，使柔、剛腿側(cè)電動(dòng)機(jī)又同時(shí)以相同的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行；

4，如起重機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，剛腿側(cè)較快，剛腿側(cè)接近開關(guān)首先感應(yīng)到螺栓上的螺母，剛腿接近開關(guān)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(hào)，可編制程序：LD X17，ANI X20，OUT Y16，這時(shí)剛腿變頻器的控制端S9輸入了減速控制信號(hào)，剛腿側(cè)的4個(gè)電動(dòng)機(jī)則立即進(jìn)行減速運(yùn)行，當(dāng)柔腿側(cè)的接近開關(guān)也檢測(cè)到螺栓上的螺母時(shí)，就自動(dòng)斷開了S9的輸入信號(hào)，使剛、柔腿側(cè)電動(dòng)機(jī)又同時(shí)以相同的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行；

五，電氣原理圖：

1，圖1為剛腿側(cè)用4個(gè)電動(dòng)機(jī)用1個(gè)55KW變頻器拖動(dòng)的電氣線路：

2，圖2為柔腿側(cè)4個(gè)電動(dòng)機(jī)用1個(gè)55KW變頻器拖動(dòng)的電氣線路：

3，圖3為大車5個(gè)檔位和限位繼電器PLC的輸入輸出控制點(diǎn)：

4，圖4為大車糾偏，綜合保護(hù)的PLC的輸入輸出控制點(diǎn)：

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(guān)、手動(dòng)糾偏控制和偏差采樣電氣線路：

7，圖7為大車電動(dòng)機(jī)的保護(hù)、通風(fēng)機(jī)、制動(dòng)器的控制線路：

8，圖8為剛腿側(cè)大車制動(dòng)器和變頻電機(jī)通風(fēng)機(jī)的電氣接線保護(hù)線路：

9，圖9為柔腿側(cè)大車制動(dòng)器和變頻電機(jī)通風(fēng)機(jī)的電氣接線保護(hù)線路：

六，結(jié)束語(yǔ)

     大跨度龍門起重機(jī)的電氣自動(dòng)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(hù)成本相對(duì)較高。本方案的優(yōu)點(diǎn)在于線路簡(jiǎn)單，偏差采樣部件采用與感應(yīng)螺母相距5-20mm就可正常工作的電磁接近開關(guān)，該開關(guān)的防護(hù)等級(jí)大于IP67，沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)、摩擦的零件，使用壽命長(zhǎng)，安裝調(diào)試和維護(hù)都很方便。