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NA400 PLC电气控制在门机上的应用

--NA400 PLC电气控制在门机上的应用

供稿:南大傲拓科技江苏股份有限公司 2009/4/24 10:15:00

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  • 关键词: 编码器 电机 流量计
  • 摘要:针对门式起重机的相关设备的老化情况,分析了起重机的运行特性,提出起重机的一种先进的控制方案,提高了设备的运行效率和稳定性。

 

摘要: 针对门式起重机的相关设备的老化情况,分析了起重机的运行特性,提出起重机的一种先进的控制方案,提高了设备的运行效率和稳定性。
一、现状及可行性分析
门式起重机主要从事煤炭的装卸业务,卸船作业主要依赖桥吊和门机设备。装卸机械设备状态的好坏,直接影响到公司卸船作业效率。带斗门机电控设备由于起升、开闭、变幅机构采用绕线转子异步电机转子串电阻调速,这种调速方法的缺点是调速电阻发热严重,导致环境温度迅速上升,综合性能指标差,效率低;异步电机有集电环和电刷,要求定期维护。再加上大量继电器、接触器的使用,导致故障频繁,维护量大。电气制动采用涡流电机制动,动态性能差而且耗能高。传统系统可编程控制器采用日立八十年代的产品,只能处理简单的开关量,扫描时间长,导致机械作业效率低。为此决定对该设备进行全面升级改造,传动上升级为变频调速,控制上升级成现在较先进的PLC 。采用南大傲拓NA系列 PLC在门机上应用后,与原系统相比可带来以下效益。
1)电动机机械特性变硬,定位精确,可以提高卸船效率。
2)运行平稳,起、制动平缓,运行中加、减速时对整机的冲击减小,安全性提高,延长了机械的使用寿命。
3)拆除涡流制动装置,电气制动由变频器实现,降低了能耗同时也减少了维护量。
4)机械制动在电机速度接近零速时投入,所以机械刹车的制动片寿命大大延长,维护费用下降。
5)将原来的绕线转子异步电机的调速电阻拆除;短接集电环把绕线转子异步电机当作鼠笼电机使用,节约了更换电机的成本。
6)交流接触器大量减少,电机实现无级调速;避免了因接触器触头频繁动作而烧毁以及由此引起的电机损坏故障。
7)结合功能强大的PLC以及变频器自身的保护、检测、故障报警等功能,可大幅提高电控系统的稳定性。
8)原 PLC成本高昂,采用南大傲拓NA400PLC价格合理,备件充足,维护方便降低了设备风险。
 
二、带斗门机的运行特点
1)门机在起动时应具有大的起动转矩,通常超过额定转矩的150%。
2)当抓斗下降时,电机将处于再生发电状态,其能量要向电源侧回馈。
3)起升、开闭机构在抓斗满载突然打开和由空载挖煤时负载会急剧变化。
4)由于机械制动的存在,电气制动与机械制动之间存在切换,切换不能平滑完成,时有坠斗现象。
5)变幅机构的变幅巴杆嘴在 35处和9处准确停止,在8处紧急停止。
6)起升、开闭、变幅机构的调速通过触点式手柄完成调速电阻切换,切换时电机电流突变,冲击较大。
三、控制原理  
根据门机的运行特点,同时为了满足门机高起动转矩、低速满转矩、快速的转矩上升时间和抱闸顺序控制功能的要求,我们选择了ABB的ACS600系列直接转矩控制变频器,相应地为了与变频器匹配选择NA400 PLC及profibus-DP模块CMM401-0102,用PLC和变频器组成一个多传动控制系统。结构简单、紧凑,占用空间小、维护方便。系统结构如图一。
 
                                     图1.
 
 
 
在变幅机构(图二)上为了保证控制精度,准确定位变幅距离,在原来凸轮限位的基础上加装了绝对值编码器和光电感应开关,保证该机构安全稳定运行。
 
图2.

四、节能环保
采用这种控制方案,由于变频器带有能量回馈功能,节能环保。在抓斗上升过程中将来自供电单元的交流电变成直流电,直流根据plc的控制指令转换成交流输出到电机。在抓斗下降过程中将电机制动产生的能量整流成交流送回电网。抓斗是位能性负载,在下降制动程中起升开闭电机处于发电状态,实能量回电网,电效果明。根据统按照以上方案的用电情况将比传统系统省电30%

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