一、項(xiàng)目概述：

    本方案適用于MG(2×50T+4×80T)-36m/h:40m雙梁龍門(mén)起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)。

采用西門(mén)子6ES7系列PLC作為全車(chē)邏輯控制系統(tǒng)，大車(chē)采用安川G7變頻器進(jìn)行變頻控制，小車(chē)起升采用二級(jí)反接制動(dòng)控制，小車(chē)運(yùn)行采用凸輪控制器控制，固定起升機(jī)構(gòu)采用頻敏變阻器控制。

1.供電系統(tǒng)：

    起重機(jī)的電源采用三相四線制交流380V、50Hz供電。電源從地面引到機(jī)上的總電源入口——配電保護(hù)柜總斷路上。

    配電系統(tǒng)由總斷路器、總電源接觸器、各機(jī)構(gòu)自動(dòng)開(kāi)關(guān)組成，從而可以使發(fā)生故障的支路被隔離維修，而不影響其它支路的操作，把故障的影響壓縮到最小范圍。配電控制回路中，設(shè)有整機(jī)電源的起動(dòng)、停止、緊急開(kāi)關(guān)、電源指示、安全開(kāi)關(guān)及限位開(kāi)關(guān)等環(huán)節(jié)，設(shè)有短路、過(guò)流、過(guò)負(fù)荷及失壓保護(hù)。當(dāng)供電電源中斷時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)主回路。各機(jī)構(gòu)設(shè)有零位保護(hù)，故障恢復(fù)后，如果主令手柄沒(méi)有復(fù)位，各機(jī)構(gòu)不能自行起動(dòng)。

    起重機(jī)的動(dòng)力、照明、控制、制動(dòng)電源是通過(guò)低壓配電系統(tǒng)分別提供的。設(shè)有—臺(tái)單獨(dú)的照明變壓器(380V／220V／36V、4KVA)，變壓器的原端和副端均設(shè)有斷路器保護(hù)，為照明、插座及輔助電路提供380V、220V電源及36V安全電源：設(shè)有一臺(tái)單獨(dú)的控制變壓器(380V／220V、1.5KVA)，變壓器的原端和副端均設(shè)行斷路器保護(hù)，為控制電路提供220V控制電源。

具體如下：

供電電源：    三相AC 380V 50Hz

動(dòng)力回路電源：三相AC 380V 50Hz

輔助回路電源：?jiǎn)蜗? AC 220V 50Hz

照明回路：    單相  AC 220V 50Hz

控制回路：    單相  AC 220V 50Hz

PLC回路：    單相  AC 220V 50Hz/DC 24V

電源插座：    單相  AC 220V/36V 50Hz

二、電氣控制系統(tǒng)

2.1大車(chē)采用CIMR-616G7A4055變頻調(diào)速系統(tǒng)

    變頻調(diào)速裝置是控制變頻專(zhuān)用鼠籠轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置。

    變頻專(zhuān)用電動(dòng)機(jī)通常為強(qiáng)迫風(fēng)冷型。

    變頻專(zhuān)用電動(dòng)機(jī)由全數(shù)字式矢量變頻器驅(qū)動(dòng)，變頻器輸出的頻率與電壓按照一定的規(guī)律變化，通過(guò)保持電動(dòng)機(jī)磁通恒定，實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)速以下的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。  

    交流變頻調(diào)速裝置為全數(shù)字式變頻器，參數(shù)設(shè)置方式為數(shù)字式，可以通過(guò)操作面板上的按鍵對(duì)變頻器的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、修改和調(diào)閱。變頻器具有電機(jī)參數(shù)自適應(yīng)功能，在投入正式運(yùn)行之前通過(guò)空載電動(dòng)機(jī)的試運(yùn)行、變頻器自動(dòng)測(cè)試并讀取電動(dòng)機(jī)的電磁參數(shù)并進(jìn)行優(yōu)化處理，保證電動(dòng)機(jī)工作在最佳狀態(tài)

    采用制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻可以保證機(jī)構(gòu)產(chǎn)生電制動(dòng)力矩。電制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，發(fā)電能量進(jìn)入變頻器直流母線回路，當(dāng)反饋電壓使直流母線上的電壓超出允許值時(shí)，制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻投入工作，使反饋能量通過(guò)制動(dòng)電阻泄放，維持直流母線電壓在允許值內(nèi)。

    該變頻調(diào)速裝置具有電機(jī)自適應(yīng)功能。調(diào)速范圍為l：10，有級(jí)給定。上升下降各四擋，各擋速度可分別設(shè)定，通常設(shè)定為10％、30％、50％、100％。

    系統(tǒng)設(shè)有以下保護(hù)：限位保護(hù)、預(yù)限位保護(hù)、零位保護(hù)、電源電壓的斷相保護(hù)、失壓保護(hù)、裝置過(guò)熱保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、接地故障保護(hù)等。當(dāng)上述故障出現(xiàn)時(shí)，變頻器將停止工作，并以代碼形式在屏幕上顯示。

2.2 小車(chē)起升機(jī)構(gòu)

2.2.1主要參數(shù)    

    額定起重量：2×50t

    起升速度：5.8m／min

2.2.2 驅(qū)動(dòng)部分

(1)采用2臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)。

    單臺(tái)電動(dòng)機(jī)型號(hào)YZR280M-8，功率55kW S3 40％。

(2)主令控制器采用4檔速度有級(jí)給定系統(tǒng)。    

2.2.3制動(dòng)器   

    電動(dòng)機(jī)軸上裝備工作制動(dòng)器。當(dāng)速度給定信號(hào)有效時(shí)，工作制動(dòng)器打開(kāi)。

2.2.4停車(chē)方式

(1)正常停車(chē)

    機(jī)構(gòu)正常停車(chē)時(shí)，待操作手柄回零時(shí)，工作制動(dòng)器開(kāi)始閉合。

(2)故障停車(chē)

    調(diào)速裝置動(dòng)力電源被切斷，工作制動(dòng)器立即閉合。

3.2.5機(jī)械式保護(hù)開(kāi)關(guān)

(1)設(shè)置重錘式限位開(kāi)關(guān)(僅針對(duì)上升有效)：重錘限位信號(hào)動(dòng)作時(shí)，機(jī)構(gòu)按照停車(chē)方式2停車(chē)。    

(2)設(shè)置旋轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)，具有上、下終點(diǎn)限位和預(yù)限信號(hào)。

     A．終點(diǎn)限位動(dòng)作時(shí)，機(jī)構(gòu)按照停車(chē)方式1停車(chē)。

     B．預(yù)限位動(dòng)作時(shí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度被限制到最低檔位速度，此時(shí)機(jī)構(gòu)仍可反向全速運(yùn)行。

(3)電動(dòng)機(jī)軸端分別有超速開(kāi)關(guān)，提供超速保護(hù)。超速開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，機(jī)構(gòu)按照停車(chē)方式2停車(chē)。

(4)設(shè)置超載限制器，當(dāng)起升重物超過(guò)額定起重量的110％時(shí)，機(jī)構(gòu)按照停車(chē)方式2停車(chē)，此時(shí)機(jī)構(gòu)可向下降方向運(yùn)行，將重物放回地面。

2.3小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)

2.3.1主要參數(shù)

 運(yùn)行速度：6.3m／min    

2.3.2驅(qū)動(dòng)部分

(1)采用2臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)。

     單臺(tái)電動(dòng)機(jī)型號(hào)YZR160L-8  功率7.5kW S3 40%

(2)主令控制器采用4檔速度有級(jí)給定系統(tǒng)。

2.3.3制動(dòng)器

     電動(dòng)機(jī)軸上裝備液壓推桿式工作制動(dòng)器。當(dāng)速度給定信號(hào)有效時(shí)，工作制動(dòng)器打開(kāi)。

2.3.4停車(chē)方式    

 (1)正常停車(chē)

    機(jī)構(gòu)正常停車(chē)時(shí)，待操作手柄回零時(shí)，工作制動(dòng)器開(kāi)始閉合。

 (2)故障停車(chē)

    控制電源被切斷，工作制動(dòng)器立即閉合。  

2.3.5機(jī)械式保護(hù)開(kāi)關(guān)

    設(shè)置正、反向限位開(kāi)關(guān)，具有終點(diǎn)限位和預(yù)限位信號(hào)。

    A．終點(diǎn)限位動(dòng)作時(shí)，機(jī)構(gòu)按照停車(chē)方式1停車(chē)。    

    B．預(yù)限位動(dòng)作時(shí)機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度被限制到最低檔位速度，此時(shí)機(jī)構(gòu)仍可反向全速運(yùn)行。

2.4大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)

2.4.1主要參數(shù)  

    運(yùn)行速度：32.7～3.27m／min

    最小加速時(shí)間：5sec  

    最小減速時(shí)間：5sec

2.4.2驅(qū)動(dòng)部分

(1)采用2套變頻器各控制4臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

    電動(dòng)機(jī)型號(hào)YZPB160L-6  功率11Kw  8臺(tái)

(2)主令控制器采用4檔速度行級(jí)給定系統(tǒng)。

2.4.3制動(dòng)器    

    電動(dòng)機(jī)軸上裝備液壓推桿式工作制動(dòng)器。當(dāng)速度給定信號(hào)有效時(shí)，工作制動(dòng)器打開(kāi)。

2.4.4停車(chē)方式

(1)正常停車(chē)

    機(jī)構(gòu)正常停車(chē)時(shí)，待運(yùn)行速度降至設(shè)定的零速時(shí)，工作制動(dòng)器閉合。

(2)故障停車(chē)

    變頻器控制電源被切斷，工作制動(dòng)器立即閉合。

2.4.5機(jī)械式保護(hù)開(kāi)關(guān)    

    設(shè)置正、反向限位開(kāi)關(guān)，具有終點(diǎn)限位和預(yù)限位信號(hào)。

    A．終點(diǎn)限位動(dòng)作時(shí)，機(jī)構(gòu)按照停車(chē)方式1停車(chē)。

    B．預(yù)限位動(dòng)作時(shí)機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度被限制到最低檔位速度，此時(shí)機(jī)構(gòu)仍可反向全速運(yùn)行。

2.5  固定起升機(jī)構(gòu)

2.5.1主要參數(shù)    

    額定起重量：4×80t

    起升速度：0.75m／min

2.5.2 驅(qū)動(dòng)部分

(1)采用4臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)。

    單臺(tái)電動(dòng)機(jī)型號(hào)YZR200L-6，功率22kW S3 40％。

(2)主令控制器采用1檔速度有級(jí)給定系統(tǒng)。    

2.5.3制動(dòng)器   

    電動(dòng)機(jī)軸上裝備工作制動(dòng)器。當(dāng)速度給定信號(hào)有效時(shí)，工作制動(dòng)器打開(kāi)。

2.5.4停車(chē)方式

(1)正常停車(chē)

    機(jī)構(gòu)正常停車(chē)時(shí)，待操作手柄回零時(shí)，工作制動(dòng)器開(kāi)始閉合。

(2)故障停車(chē)

    調(diào)速裝置動(dòng)力電源被切斷，工作制動(dòng)器立即閉合。

2.5.5機(jī)械式保護(hù)開(kāi)關(guān)

(1)設(shè)置重錘式限位開(kāi)關(guān)(僅針對(duì)上升有效)：重錘限位信號(hào)動(dòng)作時(shí)，機(jī)構(gòu)按照停車(chē)方式2停車(chē)。    

(2)設(shè)置旋轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)，具有上、下終點(diǎn)限位和預(yù)限信號(hào)。

    A．終點(diǎn)限位動(dòng)作時(shí)，機(jī)構(gòu)按照停車(chē)方式1停車(chē)。

    B．預(yù)限位動(dòng)作時(shí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度被限制到最低檔位速度，此時(shí)機(jī)構(gòu)仍可反向全速運(yùn)行。

(3)電動(dòng)機(jī)軸端分別有超速開(kāi)關(guān)，提供超速保護(hù)。超速開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，機(jī)構(gòu)按照停車(chē)方式2停車(chē)。

(4)設(shè)置超載限制器，當(dāng)起升重物超過(guò)額定起重量的110％時(shí)，機(jī)構(gòu)按照停車(chē)方式2停車(chē)，此時(shí)機(jī)構(gòu)可向下降方向運(yùn)行，將重物放回地面。

2.6大車(chē)糾偏系統(tǒng)裝置的描述說(shuō)明如下：

2.6.1、大車(chē)行走設(shè)計(jì)有下糾偏系統(tǒng)：

2.6.1.1在大車(chē)剛性腿和柔性腿兩邊的非驅(qū)動(dòng)輪（或者各裝一直徑相等的跟隨輪。在兩跟隨輪上）各裝一只絕對(duì)值編碼器，根據(jù)大車(chē)行走軌道的全長(zhǎng)和跟隨輪直徑選擇絕對(duì)值編碼器的圈數(shù)，根據(jù)自動(dòng)糾偏的精度和跟隨輪直徑選擇絕對(duì)值編碼器的每圈的位置數(shù)。

2.6.1.2車(chē)剛性腿和柔性腿驅(qū)動(dòng)各用一臺(tái)變頻器，以便大車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生相對(duì)偏差后，能夠用不同的速度運(yùn)行。

2.6.1.3大車(chē)剛性腿運(yùn)行位置為依據(jù)，大車(chē)柔性腿運(yùn)行位置以大車(chē)剛性腿位置為基準(zhǔn)，通過(guò)PLC實(shí)時(shí)監(jiān)控大車(chē)剛性腿和柔性腿兩邊的絕對(duì)值編碼器，大車(chē)柔性腿相對(duì)于大車(chē)剛性腿的跟隨輪與軌道的線接觸線，偏差如下圖所示。（圖中的S3L、S2L、S1L、S1R、S2R、S3R是根據(jù)技術(shù)規(guī)格書(shū)確定）。

2.6.1.4系統(tǒng)控制描述具體說(shuō)明如下：

a.不糾偏控制情況：(見(jiàn)圖1)

    為了避免大車(chē)在自動(dòng)糾偏時(shí)產(chǎn)生振蕩，大車(chē)柔性腿相對(duì)于大車(chē)剛性腿的運(yùn)行偏差在技術(shù)規(guī)格書(shū)要求的范圍內(nèi)（即向左偏距離為S1L或向右偏距離為S1R），不糾偏。即大車(chē)柔性腿與剛性腿在相同的檔位的運(yùn)行速度相同。

b. 自動(dòng)糾偏控制情況：(見(jiàn)圖1)

    假若大車(chē)柔性腿相對(duì)與大車(chē)剛性腿向左偏超過(guò)S1L距離，而又小于S2L+S1L距離時(shí)，大車(chē)向左行走，降低大車(chē)柔性腿的運(yùn)行頻率；大車(chē)向右行走，增加大車(chē)柔性腿的運(yùn)行頻率。大車(chē)柔性腿降低或增加的頻率可取大車(chē)剛性腿運(yùn)行頻率的1/10，而且要表現(xiàn)在每個(gè)檔位上，假若大車(chē)柔性腿相對(duì)大車(chē)剛性腿向右超過(guò)S1R距離，而又小于S1R+S2R距離時(shí)，大車(chē)向左行走時(shí)，則增加大車(chē)柔性腿的運(yùn)行頻率。大車(chē)向左行走時(shí)，降低柔性腿的運(yùn)行頻率，頻率變化量與上述相同，以上為自動(dòng)糾偏過(guò)程。

c.手動(dòng)糾偏控制情況：(見(jiàn)圖1)

    假若大車(chē)柔性腿相對(duì)于大車(chē)剛性腿向左的偏差大于S2L+S1L且小于S3L+S2L+S1L， 或向右的偏差大于S1R+S2R，或小于S1R+S2R+S3R，則大車(chē)不能正常運(yùn)行，必須手動(dòng)糾偏。此時(shí)，觸摸屏告訴司機(jī)大車(chē)柔性腿的偏向和偏移距離。司機(jī)需按下一個(gè)按鈕不放，再操縱大車(chē)運(yùn)行手柄，此時(shí)大車(chē)的剛性腿驅(qū)動(dòng)的變頻器不工作，大車(chē)柔性腿以額定速度的1/10的速度運(yùn)行，而且運(yùn)行速度無(wú)檔位變化，直至調(diào)整大車(chē)柔性腿到不糾偏區(qū)。

d.偏差太大情況處理方法描述：

    如果大車(chē)柔性腿相對(duì)于剛性腿向左偏S3L+S2L+S1L或向右偏S1R+S2R+S3R，則表示偏差太大，必須以報(bào)警顯示，提示司機(jī)，司機(jī)按手動(dòng)糾偏方式恢復(fù)到不糾偏區(qū)，如果大車(chē)制動(dòng)器調(diào)整合適，不會(huì)出現(xiàn)此種情況。

2.6.1.5上糾偏系統(tǒng)裝置描述如下：

    大車(chē)柔性腿與主梁相連的地方，還有絕對(duì)值編碼器檢測(cè)兩者之間的轉(zhuǎn)角信號(hào)，偏差過(guò)大時(shí)大車(chē)停止運(yùn)行，以防大車(chē)糾偏編碼器損壞時(shí)也能保證大車(chē)運(yùn)行安全。其原理是大車(chē)柔性腿相對(duì)于大車(chē)剛性腿偏左或偏右不大時(shí)（機(jī)械方給出偏轉(zhuǎn)報(bào)警角度），報(bào)警信號(hào)不輸出。如果偏左或偏右較大時(shí)，報(bào)警器工作，提醒司機(jī)注意。如果向左或向右偏很大時(shí)，大車(chē)運(yùn)行立即停止，需司機(jī)手動(dòng)糾偏方法恢復(fù)到正常區(qū)。

綜述：

    本起重機(jī)采用二套糾偏檢測(cè)裝置（即雙重糾偏保護(hù)），一套安裝柔性支腿的頂部，即上糾偏裝置，另一套安裝在行走臺(tái)車(chē)上，即下糾偏裝置。一套安裝柔性支腿的頂部，即上糾偏裝置，另一套安裝在行走臺(tái)車(chē)上，即下糾偏裝置。

    在上糾偏裝置中有一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器和一套可將主梁相對(duì)于柔性鉸垂直中心線轉(zhuǎn)動(dòng)角度放大的放大裝置，當(dāng)起重機(jī)行駛時(shí)，上糾偏裝置將放大的轉(zhuǎn)角信號(hào)借助PLC控制來(lái)達(dá)到自動(dòng)糾偏的目的。

    在剛性支腿和柔性支腿下的行走機(jī)構(gòu)分別各安裝一套下糾偏裝置。

    在下糾偏裝置中，一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)軸直接與一個(gè)走輪的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，在同一段時(shí)間內(nèi)，二支腿下的編碼器直接反映了走輪的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，在同一段時(shí)間內(nèi)，二支腿下的編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，也就是走輪的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的差值超過(guò)允許值時(shí)，借助PLC進(jìn)行自動(dòng)糾偏。

2.7 PLC控制系統(tǒng)

    全車(chē)采用西門(mén)子6ES7系列PLC作為邏輯控制系統(tǒng)，包括CPU模塊、數(shù)字量輸入/輸出模塊、模擬量輸出模塊等。

三、操作系統(tǒng)    

    電源的啟動(dòng)、停止、急停和所有機(jī)構(gòu)均通過(guò)移動(dòng)司機(jī)室內(nèi)的聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)集中操作。主令控制器、凸輪控制器及按鈕開(kāi)關(guān)的信號(hào)全部接入PLC的數(shù)字量輸入模塊。由主令控制器控制兩小車(chē)起升、大車(chē)、固定起升等機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，由凸輪控制器控制兩小車(chē)運(yùn)行，其中左手控制兩小車(chē)起升機(jī)構(gòu)、兩小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)，右手控制四固定起升機(jī)構(gòu)行、大車(chē)機(jī)構(gòu)運(yùn)行，各機(jī)構(gòu)的分動(dòng)和聯(lián)動(dòng)均由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇，分動(dòng)和聯(lián)動(dòng)具體如下:

A、兩小車(chē)1、2運(yùn)行機(jī)構(gòu)分動(dòng)和聯(lián)動(dòng)，由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S1選擇。同時(shí)兩小車(chē)1、2起升機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)一致，由選擇開(kāi)關(guān)S2選擇。

B、四固定起升機(jī)構(gòu)1、2、3、4分動(dòng)，由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S3選擇。

C、固定起升機(jī)構(gòu)1、2為大車(chē)同側(cè)，固定起升機(jī)構(gòu)3、4為大車(chē)同側(cè)，由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S3選擇大車(chē)兩側(cè)聯(lián)動(dòng)。

D、四固定起升機(jī)構(gòu)1、2、3、4同時(shí)聯(lián)動(dòng)動(dòng)作，也由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S3選擇。

    轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選用上海二工LW39A轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。

    所有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)信號(hào)給定均由PLC輸出。

四、輔助系統(tǒng)

4.1照明系統(tǒng)(AC220V)

     A．主梁下照明—500W防震、防塵燈4盞

     B．司機(jī)室照明-30W日光燈1盞

     C．手提燈1套

4.2檢修插座

    在主梁設(shè)置380V、220V、36V插座1套，司機(jī)室設(shè)置220V、36V插座1套。

五、電氣設(shè)備的安裝

5.1控制柜全部為室內(nèi)防護(hù)式結(jié)構(gòu)，接觸器、繼電器、開(kāi)關(guān)選用施耐德電氣公司產(chǎn)品。

六、標(biāo)準(zhǔn)

    本起重機(jī)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，電氣設(shè)備的制造、安裝及調(diào)試等主要依據(jù)下列標(biāo)準(zhǔn)：

    GB3811-83       起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范

    GB6067-85       起重機(jī)械安全規(guī)程

    GB5905—86      起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范和程序

    GBl497-85       低壓電器基本標(biāo)準(zhǔn)

    GBJ232-82 I     電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范

    JB4315-86       起重機(jī)電控設(shè)備

    JB/DQ6146－86   起重機(jī)控制臺(tái)

    JB/ZQ2007－90   起重機(jī)電氣制圖

    Q/DQ109-92      起重機(jī)電氣設(shè)備技術(shù)條件