1臺(tái)30t碼頭固定門座起重機(jī)

1、1臺(tái)30t碼頭固定門座起重機(jī)，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(jī)由起升、變幅和旋轉(zhuǎn)3大機(jī)構(gòu)組成。原機(jī)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(shí)間繼電器、熱繼電器、斷路器和限位等多種元器件對(duì)接觸器進(jìn)行控制。各機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路采用串接電阻方法啟動(dòng)和調(diào)速。各機(jī)構(gòu)均采用3檔速度，利用時(shí)間繼電器自動(dòng)延時(shí)切除電阻。1改造目的與預(yù)期目標(biāo)1.1改造目的該機(jī)原電控配置落后，經(jīng)過(guò)多年連續(xù)運(yùn)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(jìn)行，決定結(jié)合電氣系統(tǒng)大修實(shí)施技術(shù)改造。1.2預(yù)期目標(biāo)根據(jù)起重機(jī)作業(yè)工況和電控系統(tǒng)技術(shù)狀況，結(jié)合起重機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本著技術(shù)進(jìn)步、安全可靠的原則，確定采用PLC控制技術(shù)對(duì)整機(jī)電氣操縱控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。通過(guò)改造，預(yù)期實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：1）改造后的系統(tǒng)必須保持起重機(jī)原有功能，載重量、速度和工作等級(jí)不變；2）電氣系統(tǒng)改造后實(shí)現(xiàn)PLC控制，使起升、變幅和旋轉(zhuǎn)3大機(jī)構(gòu)保持既可單獨(dú)又能復(fù)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(jī)裝卸作業(yè)效率有所提高；3）通過(guò)整機(jī)PLC控制改造，相對(duì)于原機(jī)常規(guī)繼電器控制，減少所有的時(shí)間繼電器和中間繼電器觸點(diǎn)，利用PLC內(nèi)部無(wú)觸點(diǎn)繼電器特點(diǎn)，降低故障率，提高運(yùn)行可靠性和可開(kāi)動(dòng)率。2改造方案2.1起重機(jī)結(jié)構(gòu)與改造方案確定2.1.1起重機(jī)基本結(jié)構(gòu)起重機(jī)1層平臺(tái)為機(jī)房，布置有操作室、起升和回轉(zhuǎn)工作機(jī)構(gòu)、電源和3大工作機(jī)構(gòu)及起重電磁鐵控制柜。2層露天平臺(tái)裝有變幅機(jī)構(gòu)、吊機(jī)門架、起重電磁鐵變壓器和停電保磁裝置。2層平臺(tái)的結(jié)構(gòu)布置十分

4、緊湊，無(wú)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(shí)現(xiàn)調(diào)速控制。受該機(jī)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(duì)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(jī)構(gòu)，聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)以及各工作機(jī)構(gòu)的安全聯(lián)鎖和聯(lián)動(dòng)控制。由變幅旋轉(zhuǎn)及電源控制柜、起升及PLC控制柜、聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)、電阻箱等結(jié)構(gòu)單元組成。2.2控制功能的實(shí)現(xiàn)1）起升機(jī)構(gòu)的4級(jí)全常規(guī)切電阻加速與能耗制動(dòng)和變幅、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的4級(jí)全常規(guī)切

5、電阻加速控制，實(shí)現(xiàn)3大工作機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)和調(diào)速。2）起升、變幅和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的限位開(kāi)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(hào)后對(duì)各機(jī)構(gòu)的接觸器等元件實(shí)施控制，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行功能。3）中文故障監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)各機(jī)構(gòu)工作狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄，實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)控功能，包括各個(gè)限位、熱繼電器、斷路器和各接觸器的狀態(tài)反饋，故障點(diǎn)位置，歷史故障記錄，都通過(guò)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(guò)起重機(jī)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(jī)構(gòu)及其它用電系統(tǒng)供電?？傠娫磾嗦菲髟O(shè)置在電源起升柜中，整機(jī)工作電源由總電源斷路器出線端引出，向機(jī)上各機(jī)構(gòu)的主回路供電。聯(lián)動(dòng)臺(tái)上設(shè)有緊停按鈕，緊急情況下可用來(lái)分?jǐn)嗫傠娫磾嗦菲鳎袛嗾麢C(jī)工作電源。總電源部分設(shè)置了電流表、電壓表和電壓表?yè)Q相開(kāi)關(guān)，檢測(cè)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(cè)功能在進(jìn)線電源相序相反的情況下，系統(tǒng)將會(huì)無(wú)法啟動(dòng)并報(bào)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(gè)，為緊?；芈贰⒏鞴ぷ鳈C(jī)構(gòu)控制回路、PLC電路、系統(tǒng)信號(hào)和照明提供電源。構(gòu)極限位、超載保護(hù)由PLC控制。2）照明系統(tǒng)由1臺(tái)AC380VAC220V變壓器單獨(dú)供電。照明系統(tǒng)獨(dú)立于系統(tǒng)主回路，不受PLC控制。3.8聯(lián)動(dòng)臺(tái)主要功能1）試燈按鈕，用于檢查聯(lián)動(dòng)臺(tái)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(kāi)整機(jī)工作電源，即使PLC功能失效也能實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)；3）蜂鳴器

8、，用于提示起重機(jī)電氣部分發(fā)生故障或機(jī)構(gòu)運(yùn)行到達(dá)極限位置時(shí)報(bào)警；4）故障復(fù)位按鈕，使所有故障復(fù)位，同時(shí)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(jī)械連鎖、自動(dòng)回零功能用來(lái)控制各個(gè)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、調(diào)速與停止；6）除了緊停按鈕外，聯(lián)動(dòng)臺(tái)的其它所有按鈕、主令、旋鈕信號(hào)進(jìn)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(jī)原配電氣系統(tǒng)采用常規(guī)繼電器控制，以起升機(jī)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(kāi)關(guān)通、起升制動(dòng)器電源開(kāi)關(guān)通、起升電機(jī)熱繼電器正常等信號(hào)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(hào)、超載允許信號(hào)、下降不工作信號(hào)、能耗不工作信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)，上升接觸器動(dòng)作，電機(jī)才啟動(dòng)。加速時(shí)，主令控制器發(fā)出加速命令，一系列的中間繼電器、時(shí)間繼電器通過(guò)接觸器分別將接入起升電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的外接電阻依次切除，使電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速才達(dá)到加速的目的。整個(gè)過(guò)程需要多個(gè)中間繼電

10、器和時(shí)間繼電器的輔助觸點(diǎn)進(jìn)行連接。4.2PLC控制方式改造后，PLC內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的邏輯控制將控制命令和目標(biāo)繼電器分離，對(duì)各控制點(diǎn)進(jìn)行集中管理和顯示屏顯示。同樣以起升機(jī)構(gòu)為例：起升各個(gè)空氣開(kāi)關(guān)、熱繼電器、限位、接觸器的輔助觸點(diǎn)進(jìn)入PLC輸入模塊，起升命令通過(guò)主令操作直接輸入PLC，PLC內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算后通過(guò)輸出模塊輸出給起升或加速繼電器，繼電器控制接觸器動(dòng)作，電機(jī)便可實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)和加速。正反轉(zhuǎn)延時(shí)切換也不再采用時(shí)間繼電器，而由PLC內(nèi)部提供的軟

11、時(shí)間繼電器通過(guò)程序?qū)r(shí)間進(jìn)行設(shè)定。4.3PLC控制的優(yōu)點(diǎn)4.3.1元件減少結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化PLC控制相對(duì)于原機(jī)常規(guī)繼電器控制，減少了所有的6個(gè)時(shí)間繼電器，減少的中間繼電器觸點(diǎn)達(dá)149個(gè)（其中起升部分觸點(diǎn)71個(gè)，旋轉(zhuǎn)部分29個(gè)，變幅部分49個(gè)）。利用PLC內(nèi)部無(wú)觸點(diǎn)繼電器的特點(diǎn)，使電控系統(tǒng)元件大幅減少，結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化，為降低故障發(fā)生頻率，提高運(yùn)行可靠性提供了可靠的設(shè)備保證。4.3.2動(dòng)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(hào)為各器件的單獨(dú)信號(hào)，不與其它器件進(jìn)行串并聯(lián)，僅需必要的控制信號(hào)、反饋信號(hào)和保護(hù)信號(hào)，不需要其它中間繼電器進(jìn)行轉(zhuǎn)接。同時(shí)反饋信號(hào)的輸入可以實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)故障檢測(cè)。輸出信號(hào)直接到各接觸器，因此動(dòng)作可靠，其平均無(wú)故障時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于繼電器控制系統(tǒng)。4.3.3控制簡(jiǎn)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(shí)，僅需要改變程序，就可滿足要求，尤其是在進(jìn)行起升、變幅或旋轉(zhuǎn)的復(fù)合