1臺30t碼頭固定門座起重機

1、1臺30t碼頭固定門座起重機，2002年投入用于公司原料入口卸船和外銷礦裝船，兩班制作業(yè)。該機由起升、變幅和旋轉(zhuǎn)3大機構(gòu)組成。原機電氣系統(tǒng)為常規(guī)繼電器控制，使用主令控制器、控制繼電器、時間繼電器、熱繼電器、斷路器和限位等多種元器件對接觸器進行控制。各機構(gòu)電動機轉(zhuǎn)子回路采用串接電阻方法啟動和調(diào)速。各機構(gòu)均采用3檔速度，利用時間繼電器自動延時切除電阻。1改造目的與預期目標1.1改造目的該機原電控配置落后，經(jīng)過多年連續(xù)運行，電器元件老化明顯，

2、故障頻繁，已經(jīng)影響到生產(chǎn)的正常進行，決定結(jié)合電氣系統(tǒng)大修實施技術(shù)改造。1.2預期目標根據(jù)起重機作業(yè)工況和電控系統(tǒng)技術(shù)狀況，結(jié)合起重機結(jié)構(gòu)特點，本著技術(shù)進步、安全可靠的原則，確定采用PLC控制技術(shù)對整機電氣操縱控制系統(tǒng)進行改造。通過改造，預期實現(xiàn)以下目標：1）改造后的系統(tǒng)必須保持起重機原有功能，載重量、速度和工作等級不變；2）電氣系統(tǒng)改造后實現(xiàn)PLC控制，使起升、變幅和旋轉(zhuǎn)3大機構(gòu)保持既可單獨又能復合操作，其操作的靈敏可靠性要優(yōu)于原系統(tǒng)，

3、使起重機裝卸作業(yè)效率有所提高；3）通過整機PLC控制改造，相對于原機常規(guī)繼電器控制，減少所有的時間繼電器和中間繼電器觸點，利用PLC內(nèi)部無觸點繼電器特點，降低故障率，提高運行可靠性和可開動率。2改造方案2.1起重機結(jié)構(gòu)與改造方案確定2.1.1起重機基本結(jié)構(gòu)起重機1層平臺為機房，布置有操作室、起升和回轉(zhuǎn)工作機構(gòu)、電源和3大工作機構(gòu)及起重電磁鐵控制柜。2層露天平臺裝有變幅機構(gòu)、吊機門架、起重電磁鐵變壓器和停電保磁裝置。2層平臺的結(jié)構(gòu)布置十分

4、緊湊，無多余空間。2.1.2總體改造方案在PLC控制中，一般都以變頻器實現(xiàn)調(diào)速控制。受該機結(jié)構(gòu)所限，改造方案放棄使用變頻器而保留切電阻調(diào)速，僅對各接觸器及其相關(guān)部分采用PLC控制。涉及范圍包括起升、變幅和旋轉(zhuǎn)3大工作機構(gòu)，聯(lián)動操作臺以及各工作機構(gòu)的安全聯(lián)鎖和聯(lián)動控制。由變幅旋轉(zhuǎn)及電源控制柜、起升及PLC控制柜、聯(lián)動操作臺、電阻箱等結(jié)構(gòu)單元組成。2.2控制功能的實現(xiàn)1）起升機構(gòu)的4級全常規(guī)切電阻加速與能耗制動和變幅、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的4級全常規(guī)切

5、電阻加速控制，實現(xiàn)3大工作機構(gòu)的啟動和調(diào)速。2）起升、變幅和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的限位開關(guān)線、主令控制線均匯集到PLC設(shè)備。PLC得到限位和主令信號后對各機構(gòu)的接觸器等元件實施控制，使系統(tǒng)實現(xiàn)運行功能。3）中文故障監(jiān)控系統(tǒng)對各機構(gòu)工作狀況進行實時監(jiān)控記錄，實現(xiàn)故障監(jiān)控功能，包括各個限位、熱繼電器、斷路器和各接觸器的狀態(tài)反饋，故障點位置，歷史故障記錄，都通過觸摸屏顯示。3改造后電氣系統(tǒng)控制原理3.1電源控制電源電纜由接線箱通過起重機中心受電器引至總電

6、源總斷路器，再引至變幅旋轉(zhuǎn)控制柜、起升PLC控制柜，向各工作機構(gòu)及其它用電系統(tǒng)供電。總電源斷路器設(shè)置在電源起升柜中，整機工作電源由總電源斷路器出線端引出，向機上各機構(gòu)的主回路供電。聯(lián)動臺上設(shè)有緊停按鈕，緊急情況下可用來分斷總電源斷路器，切斷整機工作電源?？傠娫床糠衷O(shè)置了電流表、電壓表和電壓表換相開關(guān)，檢測電源各相電壓是否平衡或缺相以及工作電流。設(shè)置的相序檢測功能在進線電源相序相反的情況下，系統(tǒng)將會無法啟動并報故障。電源柜中設(shè)置AC380

7、VAC220V的控制變壓器和照明變壓器各1個，為緊?；芈?、各工作機構(gòu)控制回路、PLC電路、系統(tǒng)信號和照明提供電源。構(gòu)極限位、超載保護由PLC控制。2）照明系統(tǒng)由1臺AC380VAC220V變壓器單獨供電。照明系統(tǒng)獨立于系統(tǒng)主回路，不受PLC控制。3.8聯(lián)動臺主要功能1）試燈按鈕，用于檢查聯(lián)動臺面板上所有指示燈是否損壞；2）緊停按鈕，保留直接連線，用于緊急情況下切斷總斷路器，斷開整機工作電源，即使PLC功能失效也能實現(xiàn)緊急停機；3）蜂鳴器

8、，用于提示起重機電氣部分發(fā)生故障或機構(gòu)運行到達極限位置時報警；4）故障復位按鈕，使所有故障復位，同時存貯故障內(nèi)容，并使故障監(jiān)控系統(tǒng)保持一定容量，以便查詢；5）主令控制器帶有機械連鎖、自動回零功能用來控制各個機構(gòu)的啟動、調(diào)速與停止；6）除了緊停按鈕外，聯(lián)動臺的其它所有按鈕、主令、旋鈕信號進入PLC輸入模塊，各指示燈、蜂鳴器由PLC輸出模塊直接輸出顯示。4兩種控制方式比較4.1原控制方式該機原配電氣系統(tǒng)采用常規(guī)繼電器控制，以起升機構(gòu)為例：起

9、升允許功能就需要總電源通電、繼電器通、起升控制電源開關(guān)通、起升制動器電源開關(guān)通、起升電機熱繼電器正常等信號分別串入，才允許工作。起升工作需要主令控制器發(fā)出上升命令，并在限位允許信號、超載允許信號、下降不工作信號、能耗不工作信號同時出現(xiàn)，上升接觸器動作，電機才啟動。加速時，主令控制器發(fā)出加速命令，一系列的中間繼電器、時間繼電器通過接觸器分別將接入起升電機轉(zhuǎn)子側(cè)的外接電阻依次切除，使電機達到額定轉(zhuǎn)速才達到加速的目的。整個過程需要多個中間繼電

10、器和時間繼電器的輔助觸點進行連接。4.2PLC控制方式改造后，PLC內(nèi)部實現(xiàn)的邏輯控制將控制命令和目標繼電器分離，對各控制點進行集中管理和顯示屏顯示。同樣以起升機構(gòu)為例：起升各個空氣開關(guān)、熱繼電器、限位、接觸器的輔助觸點進入PLC輸入模塊，起升命令通過主令操作直接輸入PLC，PLC內(nèi)部進行邏輯運算后通過輸出模塊輸出給起升或加速繼電器，繼電器控制接觸器動作，電機便可實現(xiàn)啟動和加速。正反轉(zhuǎn)延時切換也不再采用時間繼電器，而由PLC內(nèi)部提供的軟

11、時間繼電器通過程序?qū)r間進行設(shè)定。4.3PLC控制的優(yōu)點4.3.1元件減少結(jié)構(gòu)簡化PLC控制相對于原機常規(guī)繼電器控制，減少了所有的6個時間繼電器，減少的中間繼電器觸點達149個（其中起升部分觸點71個，旋轉(zhuǎn)部分29個，變幅部分49個）。利用PLC內(nèi)部無觸點繼電器的特點，使電控系統(tǒng)元件大幅減少，結(jié)構(gòu)得以簡化，為降低故障發(fā)生頻率，提高運行可靠性提供了可靠的設(shè)備保證。4.3.2動作可靠故障率降低與原控制方式比較，PLC控制作為集成的邏輯器件，

12、輸入信號為各器件的單獨信號，不與其它器件進行串并聯(lián)，僅需必要的控制信號、反饋信號和保護信號，不需要其它中間繼電器進行轉(zhuǎn)接。同時反饋信號的輸入可以實現(xiàn)PLC自動故障檢測。輸出信號直接到各接觸器，因此動作可靠，其平均無故障時間遠遠高于繼電器控制系統(tǒng)。4.3.3控制簡單操作靈敏調(diào)試方便PLC作為可編程設(shè)備，邏輯控制完全由PLC的CPU完成，大大減少了邏輯控制的硬連線。工況更改時，僅需要改變程序，就可滿足要求，尤其是在進行起升、變幅或旋轉(zhuǎn)的復合