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1、QZdq2010-11-15 起重机电气改造 技 术 方 案 建设单位意见： 批准： 审核： 编制： 许敏 施工单位： 2010-11-15 一、工程概况 贵公司委托我单位对 15/3t 等几台起重设备进行控制系统改造，针对不同的起重设备、不同的功能情况，在不改变起重机原有功能的前提下，进行增装遥控器，将起重机的所有功能在遥控上实现，并做到两个系统随意切换，做到起重机控制的灵活性、安全性、高效性。本次电气系统改造为“PLC变频器传动逻辑控制”的方式。对整车电气系统重新进行设计，遥控器及低压组件选型将根据起重机的工况特点重新进行计算、选型，质量可靠、耐用，并且电气设备故障率低。使改造后的设备，无
2、论从性能上、还是从技术含量上，都达到国内先进水平。非变频控制形式的起重机，改造方式同样，只需将 PLC中间继电器控制屏。二、技术规范、标准1.本工程遵照执行的现行技术规范和标准有GB3811-83起重机设计规范GB6067-85起重机机械安全规程GB5905-86起重机试验规范和程序GB/T14407通用桥式和门式起重机司机室技术条件GB1497-85低压电器基本标准GB50278-98起重机设备安装工程施工及验收规范JB/T4315-97起重机电控设备GBJ 23282电气装置安装工程施工及验收规范 JB/ZQ2007-90起重机电气制图 本系统在设计、改造、检验、出厂试验和现场安装中，我们
3、除按上述标准执行外。甲方提出的技术要求，如果在执行过程中有新的技术标准和要求，则按最新颁布的技术标准和要求执行。三、质量、工期、安全3.1 质量目标:合格。3.2 工期目标:保证业主要求的工期 天3.3 安全目标:一般事故频率控制在 0.01以下杜绝重伤、重大事故。4.现场组织机构是根据本工程特点和工程施工总体指导思想我公司将成立由主要领导和有关部室主要负责人组成的工程领导小组，任命具有丰富技术管理经验的我公司主要技术负责人作为本工程的总工程师。四、 原有控制系统情况分析1： 采用控制器及线控操作方式：由于控制线所限，行车在吊运物体走动时操作员必须跟随物体的左右或物体下面来实现控制行车的走动，
4、有时视线不那么清晰或控制线与物体搅拌在一起时给操作员作业带来极大不便，同时存在安全隐患。 作业时由于物体的面积过大或线控又不那么灵活运用时，需要几个人配合才能完成作业，在作业时如果沟通不十分默契，那么作业的准确率将会大打折扣，生产效率也同样会大打折扣。2： 采用驾驶室操作方式：是通过凸轮控制器或联动台由驾驶员控制起重机。使用时必须持有操作证人员爬上起重机驾驶室操作，起重机下专有辅助人员挂绳、指挥。 作业时驾驶员必须通过地面的指挥人员手势来操作，如果存在视角盲区或指挥失当驾驶员误解意思等将会产生操作错误，具有比较大的危险潜伏性。五、 改装遥控后的改良情况u 原有功能：原有系统的功能和使用情况仍然
5、保留；u 改装系统：改装遥控后的功能能满足原有的全部使用功能；u 系统转换：在驾驶室可以轻易的转换室控与遥控，灵活方便；u 提高生产效能：控制掌握在操作者手里，使造作者独立判断，有连贯性，产量自 然提高。u 人力资源减少：减少一名驾驶员操作，使用者可独立挂钩头，一人独立操作勿须指挥。u 远离了危险区：操作对于高温、强酸、强碱或视线不清晰等等情况，操作者可站在安全且视野良好地方操作。u 减少维护成本：遥控器可以完全取代驾驶室功能，让“驾驶室”发挥移动性功能。六、 遥控的功能特点u 安全锁匙：安全钥匙开关，防止未授权者使用或不小心触动按键；u 总停开关：紧急情况按下总停开关，起重机全部停止，强调了
6、整体的安全系数；u 上下按键：吊钩上下起升具有多达 2 个速度，通过时间继电器多达5 速。u 东西按键：大车行走具有多达 2 个速度，通过时间继电器多达 5 速。u 南北按键：小车行走具有 2 个速度，通过时间继电器多达 5 速。u 按键安全：上/下、东/西、南/北能相互抑制，不会产生抵触；u 控制距离：可达 100 米，确保起重机使用在视线范围之内；u 安全编码：多达几千万甚至几千亿组安全编码，保证多台遥控在同一地点使用时，不会窜码而影响其他机使用；七、改造方案 增加 PLC（如原车已配，可扩展模块）， 以 PLC 为控制核心控制系统，原有控制系统（例如，凸轮控制，或联动台）保持不变情况下，
7、还可以以遥控器控制行车运行，非变频机构运行，只需将把遥控系统并联于原有控制系统既可满足非变频机构遥控控制，遥控控制与原有凸轮互不干扰同时控制，都是分段切除电阻进行调速。遥控器、凸轮控制 PLC 输入信号，变频器接收 PLC 输出命令，凸轮要求控制方式运动。变频器再向电机发送工作命令，旋转编码器向变频器反馈工作信号，已达到速度和位移精度控制，而制动器由变频器多功能输出点来控制。整机变频控制又带全车遥控，即可以实现遥控器，亦可以实现凸轮控制器控制。八、技术简述 本文只给出主起升机构系统图为例，运行系统无需介绍。如图 1 所示： 图 1 主起升机构系统图 PLC 端子及控制关系说明：上述系统中 PL
8、C 为控制中心，它的输人信号来自主令控制器（如图 2 所示，用以控制主钩电动机的正反转和多段速及零位保护）和变频器（故障输出、制动器控制信号），以及超载、限位等检测信号。它的输出信号控制变频器和主电路（制动器、风机、变频器电源电路）的通断。 图 2 主令控制器变频器的各端子说明如下： 1:正转 2:反转3:外部故障（制动电阻过热保护）4:故障复位5:多段速 1，6:多段速 27:多段速 38:点动n:多功能输人端子（58）的公共端25:零速26:速度一致27:集电极开路多功能 8.1 PLC 程序 本系统 PLC 程序为一般的顺序控制程序，其中的关键是要理清系统工作过程中实际需要的控制关系，以
9、及把主令控制器的运行及速度指令逻辑转换为三位二进制输出给变频器多段速输人端，（程序及输人输出关系如图 3 和表 1 所示）。 图 3 多段速 PLC 程序 表 1 多段速输入/输出表 8.2 工作过程系统上电后，在无故障反馈情况下，司机室驾驶员通过联动台的主令控制器发出操作指令信号给 PLC，PLC 根据内部程序的执行结果输出给变频器正反转和多段速输人端，从而控制主钩的升降运行和变速。8.3 溜钩的防止 原矢量控制型变频具有零速全转矩功能，在设计起升机构时根据原图纸，只需考虑 PLC 和变频器的适当配合，即可圆满解决“溜钩”问题。可以利用集电极开路输出端的“零速”、“速度一致”信号分别控制机械
10、制动器的抱闸和松闸，或者用“频率检测信号”作为机械制动器的松合闸控制指令。但都需要参数设置与之相配合，以取得制动器与电动机运行之间的最佳配合。8.4 功能扩展 1）如果需要，可在 PLC 输人端连接遥控器对桥式起重机的拖动系统进行控制。 2）可以配置触摸屏或液晶显示器对系统的主钩高度、载荷、运行状态、故障状态等进行监视。1 毛一扮卡输出脉冲到 PLC 高频脉冲输人端，经 SPD 脉冲速度计算指令计算用于速度控制和显示。PLC 与触摸屏通过 R32 串行接口相连，Pl 刃中的接口程序在 PLC 中为触摸屏设立数据读取区及相关状态标志，用于触摸屏的监视。九、系统保护 1、 该系统中，变频器本身具有
11、短路、过载、过压、缺相、失速等多种保护和故障输出功能，对主起升机构来说，变频器驱动一台电动机，所以变频器的输出可以直接连接电动机而不必接热继电器作过载保护。线路主回路中接有总接触器和分接触器，它们除了通断线路的作用外，还兼有短路、过载、欠压等多种保护。司机可以通过联动台中的启停按钮控制总接触器进而控制总电源的通断，在无法用接触器通断电路的情况下，可以通过急停开关接通总断路器的分励脱扣线圈来断开电源电路。另外在总电源控制回路中还串有门限位开关和钥匙开关作为安全保护措施。 2、系统设有以下保护：上下限位保护、上下预限位保护、超速保护、超载保护、零位保护、电源电压断相保护、电动机缺相保护、失压保护、
12、装置过流保护、接地保护等，同时变频装置本身还应具有的状态和故障指示，其故障信号存储在记忆单元中，即使在电源出问题时，也能保存故障信号：保护在动作后，要确保起吊物件安全，不发溜钩等危险状况。 3、紧急断电开关，在起重机的配电保护柜和司机室联动台上均设有紧急断电按钮，在紧急情况下可方便地切断起重机总动力及控制电源。遥控器控制按钮信号应送到 PLC 装置实现监视及动作纪录。 4、零位保护，在起重机的司机室控制台上及遥控器手柄设有零位触点，通过它和 PLC 内部的联锁关系，达到零位保护的目的。当机构开始运转和失压后恢复供电时必须先将控制器手柄置于零位后，机构的电动机才能起动： 5、行程开关，在起重机的大车运行机构，小车运行机构，起升机构均设有行程开关；由行程开关通过 PLC 控制各机构；在起升机构中还设有上、下预限位开关，当吊钩运行到达极限位前的一定距离时，预限位开关动作，吊钩的运行速度自动减速，减小终点限位时的冲击； 6、上升极限位置限制保护，配有起升机构设置上升极限位置限制器，以保证当吊具起升到极限位置时，自动切断起升的动力电源，并通过 PLC 发出报警信号；十、优点 加装遥控器后，有功能完善、性能稳定可靠的 PLC 和变频器的有力支持，整机在可靠性、调速性能、节能和运行效率等方面与传统的桥式起重机相比有了很大提高，使整机的性能更加安全可靠。
