起重机电气PLC变频器控制系统
时间：2015-06-18 03:06
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来源：互联网
概述
随着通信技术和控制技术的飞跃发展，计算机监控系统在水电站的广泛使用，特别是无人值班，少人职守;这一控制模式提出的同时，水电站、水利枢纽等工程对闸门监控和管理的自动化水平提出了新的要求。
根据市场需求，我公司开发的新一代闸门控制系统，是以可编程序控制器为控制核心，采用工业以太网技术，配置高性能上位机，使系统的结构简单明了，大大提高了系统的可靠性、可用性，减少了调试运行维护的强度，成为无人值班，少人职守水电站必不可少的设备。
本系统结构简单，操作便捷。运行人员只需在上位机控制画面中输入闸门需要调整的高度并确认，闸门监控系统即可按要求自动完成闸门的启停。控制精度高、响应速度快。
电气设备改造
电气设备改造主要包含起重机控制柜、电气控制元件、电缆、自动化元件（编码器、荷重传感器、行程限位器等）、联动操作台等。
控制柜：可根据客户要求使用不锈钢或碳钢喷塑材质，建议材质厚度为不锈钢1.5mm，碳钢2mm。控制柜尺寸可根据现场情况订制；
电气控制元件：主要包括断路器、接触器、继电器等，主要使用西门子、施耐德等进口品牌，也可根据客户要求换为国内知名品牌；
电缆：包括动力电缆、通信电缆。建议动力电缆选用船用电缆（CEFR），通信电缆选用屏蔽电缆 (RVVP)；所有电缆均使用国产知名品牌；
联动操作台：为起重机操作人员提供可靠的操作平台。每个操作台均配置1个可上下、前后调整的座椅。
变频控制改造
传统的调速系统，虽然通过转子串接电阻实现了调速功能（也是有级的），但却不能改变电机同步转速,致使传动系统机械特性很软，导致速度的稳定性和调速精度很差。更由于负载的变化、轨道的平整度、电动机参数的分散性等导致大梁扭动和行车上的电控设备的震动大。不但恶化了操作人员的工作环境，导致操作失误，也降低了整个设备的稳定性、可靠性与使用寿命。
起重机使用变频器调速后具有如下几个特点：
1)速度可在整个调速范围内连续控制，开、闭环特性好，调速比可达1:100，调速精度±1%。
2)调速平稳，有效的防止摆钩,对负载突然变化有极好的动态响应。
3)无级调速，高传动效率97%，几近于1的功率因数值。
4)零速时满力矩输出，即使制动器松动或失灵也不出现重物下滑，确保系统安全可靠性。
5)可以长时间低速运行，使调速精度轻松进入毫米级的定位功能。
6)节约电能，节电率达到20%-60%的比例。
7)机械损害小。
8)维护率低，变频电气系统的线路设计较为简洁，由于节省下了控制正反转及调速用的多个大功率交流接触器、滑环碳刷架、串联电阻等电气元件，因而大大简化了电气控制线路，利用变频器本身的多种功能替代了传统的复杂线路才能完成的逻辑电路。
变频器我们推荐使用ABB变频器，或施耐德电气的ATV系列变频器。
自动控制改造
在系统中增加PLC作为核心控制元件，并配有10寸触摸屏作为操作、显示终端。PLC负责采集所有自动化元件的采样值，各个极限运行位置信号，电动机启停状态信号，操作命令等。并使用分布式I/O模块，可有效降低控制电缆的使用量。
其优点如下：
1)PLC具有闭锁启动功能，司机在启动设备前必须把主令控制器全部切至零位、 进出门的门限开关到位，才能接通主电源。操作主令开关上有设备状态指示屏，显示设备的当前状态及各种故障信息。
2)主、 副钩有钢丝绳提升限位、 重锤限位、 超重限位保护，大车、 小车有行程开关保护，各个设备的保护动作只影响设备本身的动作。
3)所有的电气设备的故障信号都接入 PLC，任何电气设备出现故障只影响本单元的动作。
4)吊钩升降与小车前行和后退、 大车左行和右行有操作互锁。
5)主钩、 副钩、 大车、 小车速度由主令开关档位切换，可实现平稳切换。
6)可禁止司机利用打反车来对大车和小车进行定位。
系统结构如下
随着通信技术和控制技术的飞跃发展，计算机监控系统在水电站的广泛使用，特别是无人值班，少人职守;这一控制模式提出的同时，水电站、水利枢纽等工程对闸门监控和管理的自动化水平提出了新的要求。
根据市场需求，我公司开发的新一代闸门控制系统，是以可编程序控制器为控制核心，采用工业以太网技术，配置高性能上位机，使系统的结构简单明了，大大提高了系统的可靠性、可用性，减少了调试运行维护的强度，成为无人值班，少人职守水电站必不可少的设备。
本系统结构简单，操作便捷。运行人员只需在上位机控制画面中输入闸门需要调整的高度并确认，闸门监控系统即可按要求自动完成闸门的启停。控制精度高、响应速度快。
电气设备改造
电气设备改造主要包含起重机控制柜、电气控制元件、电缆、自动化元件（编码器、荷重传感器、行程限位器等）、联动操作台等。控制柜：可根据客户要求使用不锈钢或碳钢喷塑材质，建议材质厚度为不锈钢1.5mm，碳钢2mm。控制柜尺寸可根据现场情况订制；
电气控制元件：主要包括断路器、接触器、继电器等，主要使用西门子、施耐德等进口品牌，也可根据客户要求换为国内知名品牌；
电缆：包括动力电缆、通信电缆。建议动力电缆选用船用电缆（CEFR），通信电缆选用屏蔽电缆 (RVVP)；所有电缆均使用国产知名品牌；
联动操作台：为起重机操作人员提供可靠的操作平台。每个操作台均配置1个可上下、前后调整的座椅。
变频控制改造
传统的调速系统，虽然通过转子串接电阻实现了调速功能（也是有级的），但却不能改变电机同步转速,致使传动系统机械特性很软，导致速度的稳定性和调速精度很差。更由于负载的变化、轨道的平整度、电动机参数的分散性等导致大梁扭动和行车上的电控设备的震动大。不但恶化了操作人员的工作环境，导致操作失误，也降低了整个设备的稳定性、可靠性与使用寿命。
起重机使用变频器调速后具有如下几个特点：
1)速度可在整个调速范围内连续控制，开、闭环特性好，调速比可达1:100，调速精度±1%。
2)调速平稳，有效的防止摆钩,对负载突然变化有极好的动态响应。
3)无级调速，高传动效率97%，几近于1的功率因数值。
4)零速时满力矩输出，即使制动器松动或失灵也不出现重物下滑，确保系统安全可靠性。
5)可以长时间低速运行，使调速精度轻松进入毫米级的定位功能。
6)节约电能，节电率达到20%-60%的比例。
7)机械损害小。
8)维护率低，变频电气系统的线路设计较为简洁，由于节省下了控制正反转及调速用的多个大功率交流接触器、滑环碳刷架、串联电阻等电气元件，因而大大简化了电气控制线路，利用变频器本身的多种功能替代了传统的复杂线路才能完成的逻辑电路。
变频器我们推荐使用ABB变频器，或施耐德电气的ATV系列变频器。
自动控制改造
在系统中增加PLC作为核心控制元件，并配有10寸触摸屏作为操作、显示终端。PLC负责采集所有自动化元件的采样值，各个极限运行位置信号，电动机启停状态信号，操作命令等。并使用分布式I/O模块，可有效降低控制电缆的使用量。
其优点如下：
1)PLC具有闭锁启动功能，司机在启动设备前必须把主令控制器全部切至零位、 进出门的门限开关到位，才能接通主电源。操作主令开关上有设备状态指示屏，显示设备的当前状态及各种故障信息。
2)主、 副钩有钢丝绳提升限位、 重锤限位、 超重限位保护，大车、 小车有行程开关保护，各个设备的保护动作只影响设备本身的动作。
3)所有的电气设备的故障信号都接入 PLC，任何电气设备出现故障只影响本单元的动作。
4)吊钩升降与小车前行和后退、 大车左行和右行有操作互锁。
5)主钩、 副钩、 大车、 小车速度由主令开关档位切换，可实现平稳切换。
6)可禁止司机利用打反车来对大车和小车进行定位。
系统结构如下
