大型門式起重機兩機聯(lián)合抬吊作業(yè)電氣控制系統(tǒng)設計

馬旭俠

銀川科安特起重機制造有限公司 寧夏 銀川 750001

正文：

1 設計考慮因素

起重機電氣控制系統(tǒng)設計的主要目標就是使起重機中的各個組成部分可以按照預定的控制程序來運行，從而實現(xiàn)對重物的吊起，電氣控制系統(tǒng)設計的合理與否直接影響著整個起重機設備的運行質(zhì)量，更直接關(guān)系著起重機是否能夠順利投產(chǎn)，所以，起重機電氣控制系統(tǒng)的設計在起重機制造中是至關(guān)重要的。在對電氣控制系統(tǒng)進行設計的時候，需要充分考慮控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性：（1）控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在起重機電氣控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的穩(wěn)定性是至關(guān)重要的，其直接決定著起重機運行狀態(tài)是否穩(wěn)定，影響著起重機的運行效率。（2）控制系統(tǒng)的安全性。電氣控制系統(tǒng)的安全性直接影響著起重機運行的安全性，如果電氣控制系統(tǒng)的安全性不高，那么起重機在實際運行的時候，很可能會出現(xiàn)嚴重的安全問題。所以，在對起重機電氣控制系統(tǒng)進行設計的時候，必須要加強對起重機安全性的重視。

2 大型門式起重機兩機聯(lián)合抬吊作業(yè)電氣控制系統(tǒng)設計

2.1 PLC控制系統(tǒng)

PLC控制系統(tǒng)的應用，能夠使操作程序中具有較為穩(wěn)定的電源，操作程序在實際運行過程中，需要對程序進行反復的掃描，掃描過程主要包括有：輸入采樣、用戶程序執(zhí)行以及輸入刷新，這些掃描內(nèi)容屬于一個掃描周期。由于造船龍門起重機對控制系統(tǒng)安全性及穩(wěn)定性的要求比較高，且其內(nèi)部各個組件需要具備互相通訊功能，所以，在對PLC控制系統(tǒng)進行設計的時候，需要對CPU功能進行升級，確保CPU的功能齊全，然后再將其應用到龍門起重機控制系統(tǒng)中，從而使PLC控制系統(tǒng)的作用得到更加充分的發(fā)揮，為龍門起重機的安全、穩(wěn)定運行提供有效的保障，進一步提高龍門起重機運行的自動化水平。此外，在PLC控制系統(tǒng)設定中，相關(guān)工作人員還應當加強對監(jiān)控系統(tǒng)設定的重視，根據(jù)控制系統(tǒng)的實際情況，設定出最合適的監(jiān)控系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)各個部件的有效監(jiān)控，并實時監(jiān)控起重機的運行狀態(tài)、運行參數(shù)，確保起重機能夠時刻保持良好的運行狀態(tài)。

2.2 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)

目前，很多大型造船廠所使用的龍門起重機在實際設計的時候，往往都會采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)以及可編程序控制器所組成的電氣控制系統(tǒng)。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)本身具有著體積小、通用性以及穩(wěn)定性強等特點，通過對該系統(tǒng)的應用，能夠使各機構(gòu)運行的穩(wěn)定性得到有效提高，同時，還能使制動沖擊得到大幅減弱，能夠有效減少能源消耗量。在交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器起著至關(guān)重要的作用，在系統(tǒng)運行過程中，變頻器可以將交流電的恒定頻率轉(zhuǎn)化為可變頻率，能夠?qū)⒔涣鳟惒诫妱訖C作為電源，且能夠?qū)崿F(xiàn)對電動機的交流調(diào)速控制。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)主要包括以下兩部分：主回路以及控制回路，系統(tǒng)主回路主要包括有逆變器、制動單元、整流器以及平波回路等。而系統(tǒng)的控制回路則主要包括電流檢測回路、電壓檢測回路、轉(zhuǎn)速檢測回路、驅(qū)動回路、保護回路以及運算回路等。變頻器本身具有參數(shù)自動識別功能，可以實現(xiàn)對電動機參數(shù)的自動識別。在對變頻器進行安裝與調(diào)試的時候，需要獲取變頻器的空載運行數(shù)據(jù)，然后在根據(jù)此數(shù)據(jù)，來對系統(tǒng)進行優(yōu)化與調(diào)試，從而保障電動機能夠時刻保持良好的運行狀態(tài)。此外，變頻器還具有著自我保護功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對電動機故障的自我監(jiān)控，在實際運行中，如果發(fā)現(xiàn)有異常故障，那么變頻器會自動停止運行，并顯示出故障原因。

2.3 電氣控制設計

首先是設計思路。在對龍門起重機進行相關(guān)參數(shù)設置的時候，設計人員必須要嚴格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范，確保龍門起重機參數(shù)設定的合理性及可行性，同時，還需要根據(jù)電動機的運行情況，來計算出電動機的功率、轉(zhuǎn)速以及電流等，為下一步的選型計算提供可靠依據(jù)。在選型計算中，需要對電動機進行選擇，電動機的選擇則分為以下兩部分：電動機選擇以及電動機校驗。需要根據(jù)電動機的參數(shù)要求，來對電動機進行合理的選擇，然后需要對電動機參數(shù)進行校驗，檢查其不同運行速度下的運行功率、扭轉(zhuǎn)力矩是否符合起重機的運行要求，確保所有參數(shù)都符合要求后，才能進行下一步的設計。其次是供電系統(tǒng)方案設計。在設計過程中，應對設計目標進行深入的分析，并以此為基礎，來對電力系統(tǒng)的供電方式進行選擇，確保電力系統(tǒng)供電方式選擇的合理性，供電方式選擇完成后，應對驅(qū)動系統(tǒng)進行組合，主回路應采用IT形式供電。通過對這一供電形式的應用，能夠使供電系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性得到有效提高。大型造船龍門起重機在輔助回路供電形式選擇時，往往都會選擇TN-S供電方式，這一供電方式中所采用的PE保護性電線在同時工作的時候，兩者必須要保持分開，通過對這一供電方式的使用，也能有效保障供電系統(tǒng)運行的安全性及穩(wěn)定性。

2.4 利用位移傳感器或限位開關(guān)

如果剛性腿側(cè)與柔性腿側(cè)的大車在運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)斜歪問題，那么主要模塊和柔性腿夾腳就會出現(xiàn)一定的變化。在設計中，將位移傳感器或者限位開關(guān)設置在柔性腿上方，則能夠使大車的偏差得到有效控制，從而防止大車在運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)斜歪問題。大車運轉(zhuǎn)偏差的糾正方法主要有兩種，一種是自動糾正偏差法，另一種是手動糾正偏差法。自動糾正偏差法主要是通過PLC程序來實現(xiàn)，手動糾正偏差法則需要由司機進行手動糾正。在手動糾正時，需要對柔腿編碼器的數(shù)值進行采集，并對編碼器數(shù)值進行分析，分析其是否存在異常，如果存在異常的話，則代表柔腿編碼器發(fā)生故障。

在大型造船龍門起重機設備中，電氣控制系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，電氣控制系統(tǒng)設計的合理與否直接影響著起重機的安全、穩(wěn)定運行。實踐證明，本文雖然完成了對大型造船龍門起重機電氣控制系統(tǒng)的設計，不過系統(tǒng)設計中還存在著諸多的不足之處，在未來的工作中仍然需要進行深入的研究，需要對電氣控制系統(tǒng)進行進一步的完善。