工控自動化技術文摘：艾默生大功率TD3000在抓鬥行車上的應用

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艾默生大功率TD3000在抓鬥行車上的應用
艾默生CT

一、前言
行車是工業現場常用裝備，用來實現貨物在三維空間中的轉運。其中水平麵兩個方向的運動分別由大、小車完成，稱為行走係統；垂chui直zhi方fang向xiang的de運yun動dong則ze由you起qi升sheng機ji構gou負fu責ze。大da多duo數shu的de行xing車che通tong過guo釣diao鉤gou與yu被bei運yun物wu體ti相xiang連lian，當dang被bei運yun物wu體ti為wei粉fen狀zhuang時shi，則ze需xu要yao通tong過guo抓zhua料liao鬥dou，這zhe就jiu是shi抓zhua鬥dou行xing車che。該gai類lei行xing車che在zai提ti升sheng部bu分fen一yi般ban均jun配pei置zhi兩liang台tai電dian機ji，專zhuan門men負fu責ze升sheng降jiang運yun動dong的de電dian機ji稱cheng為wei主zhu卷juan電dian機ji，另ling一yi台tai稱cheng為wei閉bi合he電dian機ji，除chu了le負fu責ze抓zhua鬥dou的de打da開kai和he閉bi合he（丟料和抓料）外，還將配合主卷電機一起出力進行升降運動。
重鋼燒結廠現有抓鬥行車均為串級調速加繼電器/接jie觸chu器qi控kong製zhi方fang式shi，故gu障zhang率lv高gao，維wei護hu費fei用yong及ji時shi間jian均jun很hen大da，給gei生sheng產chan造zao成cheng不bu良liang影ying響xiang，為wei此ci需xu對dui其qi技ji術shu改gai造zao，而er采cai用yong變bian頻pin調tiao速su技ji術shu是shi解jie決jue上shang述shu問wen題ti的de關guan鍵jian，現xian以yi其qi3#行車技術改造為例介紹有關情況。
二、電氣係統配置

提升/抓鬥部分係統改造原理圖
 行車係統機械參數
載重量（含抓鬥自重）：20噸起升高度：25.6米跨度：31.5米
大車電機： 2* 15KW 小車電機：7.5KW
主卷電機:： 90KW 閉合電機：90KW
 行走係統改造配置
大、小車分別選用EMERSON 公司EV2000-4T0300G和EV2000-4T0011G各一台，分別配置15kw、30kw製動組件各一套，以消耗停車時返回變頻器的能量。由於較為簡單，本文不詳細描述。
 主卷/閉合變頻器
對於提升所需變頻器，必須選用高性能矢量控製變頻器，這裏選用了艾默生TD3000-4T1320G兩台，分別控製主卷電機和閉合電機，考慮到係統的長期使用以及可能出現的超載情況，在變頻器選型方麵我們相對電機功率放大2檔。由於抓鬥上升和下降是由主卷電機和閉合電機共同出力完成，而且在抓料操作時，為了盡可能多抓料，必須使用“點動降”使shi主zhu卷juan鋼gang繩sheng保bao持chi鬆song弛chi，因yin此ci，當dang抓zhua料liao完wan成cheng時shi，主zhu卷juan鋼gang繩sheng是shi鬆song弛chi的de。若ruo兩liang台tai變bian頻pin器qi都dou為wei速su度du控kong製zhi方fang式shi，則ze不bu能neng解jie決jue主zhu卷juan鋼gang繩sheng和he閉bi合he鋼gang繩sheng的de受shou力li平ping衡heng問wen題ti，容rong易yi導dao致zhi閉bi合he電dian機ji、閉合變頻器、閉合鋼繩過載，因此要解決好上述問題，主卷變頻器必須支持速度/轉矩控製在線切換功能，而且閉合電機用變頻器必須有轉矩輸出功能，兩者通過邏輯有效配合方可完成。
 速度反饋（編碼器）
為了更好的實現空中起車和轉矩控製功能，本次改造選用配套編碼器，型號為E80H型，線數512P/R，編碼器與電機軸的連接采用軸套式安裝，這種配置可以充分利用TD3000 變頻器 0速200%的力矩以及內置的零伺服功能，確保消除啟/停時的“溜鉤”現象
 製動單元和製動電阻
抓(zhua)鬥(dou)下(xia)降(jiang)過(guo)程(cheng)中(zhong)，電(dian)機(ji)處(chu)於(yu)發(fa)電(dian)狀(zhuang)態(tai)，再(zai)生(sheng)能(neng)量(liang)將(jiang)導(dao)致(zhi)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)直(zhi)流(liu)母(mu)線(xian)電(dian)壓(ya)上(shang)升(sheng)到(dao)危(wei)險(xian)電(dian)壓(ya)，因(yin)此(ci)製(zhi)動(dong)組(zu)件(jian)是(shi)必(bi)須(xu)選(xuan)配(pei)的(de)。經(jing)驗(yan)表(biao)明(ming)，製(zhi)動(dong)組(zu)件(jian)配(pei)置(zhi)容(rong)量(liang)應(ying)該(gai)相(xiang)對(dui)於(yu)變(bian)頻(pin)器(qi)容(rong)量(liang)適(shi)當(dang)放(fang)大(da)，具(ju)體(ti)情(qing)況(kuang)與(yu)行(xing)車(che)起(qi)升(sheng)高(gao)度(du)、製動單元的最大製動使用率、電機和變頻器的配置餘量以及製動電阻散熱條件等環境因素有關。由於抓鬥下降是可能持續較長時間的過程，我們選用的TD3000配套製動組件，該製動組件具備100%ED的製動能力，
 PLC
本係統中選用了PLC來實現整個係統的邏輯控製，主要功能如下：
1. 變頻器啟/停控製；
2. 控製抱閘，保證電機軸停止時抱閘才抱住，既不提前，也不延後；
3. 主卷變頻器控製方式切換（速度控製/力矩控製）。
4. 係統安全連鎖功能
a) 行車上各個進出口的門以及操作室的門在打開狀態下，禁止操作。
b) 大、小車軌道兩端設限位開關限製車體超越。
c) 衝頂限位。
d) 各操作手柄未處於零位置時，上電被禁止。
e) 主卷和閉合變頻器中任意一台變頻器報故障時，兩台變頻器均立即停止輸出（自由停車），同時抱閘合閘。
f) 任何時刻斷電，係統將立即停止，抱閘合閘。PLC故障時，各操作命令無效（PLC無輸出），這時，抱閘閉合，行車處於安全停止狀態。但不排除PLC誤輸出鬆閘信號，雖然這種概率極小，一旦出現這種情況，司機可按“急停”按鈕，切斷控製電源，使抱閘閉合。
係統原理圖見圖一。
三、參數設置
主卷和閉合用變頻器參數如下：
3#抓鬥行車變頻器主要參數表
主卷  閉合
參數號設定值說明  參數號設定值說明
F0.02 1 閉環矢量  F0.02 1 閉環矢量
F0.04 40 運行頻率  F0.04 40 運行頻率
F0.05 1 端子控製  F0.05 1 端子控製
F0.08 42.5 上限頻率  F0.08 42.5 上限頻率
F0.10 2 加速時間(秒)  F0.10 2 加速時間(秒)
F0.11 2.5 減速時間(秒)  F0.11 2.5 減速時間(秒)
F1.01 90 額定功率(KW)  F1.01 90 額定功率(KW)
F1.02 380 額定電壓(V)  F1.02 380 額定電壓(V)
F1.03 183 額定電流(A)  F1.03 183 額定電流(A)
F1.05 585 額定轉速(RPM)  F1.05 585 額定轉速(RPM)
F1.11 0.048 定子電阻(Ω)  F1.11 0.047 定子電阻(Ω)
F1.12 7.6 定子電感(MH)  F1.12 7.9 定子電感(MH)
F1.13 0.029 轉子電阻(Ω)  F1.13 0.032 轉子電阻(Ω)
F1.14 7.6 轉子電感(MH)  F1.14 7.9 轉子電感(MH)
F1.15 7.3 互感(MH)  F1.15 7.5 互感(MH)
F1.16 90.7 空載電流(A)  F1.16 88.2 空載電流(A)
F3.00 1.5 P1  F3.00 1.5 P1
F3.01 1.5 I1  F3.01 1 I1
F3.02 2.5 P2  F3.02 2.5 P2
F3.03 0.5 I2  F3.03 0.5 I2
F3.07 160 電動轉矩限定  F3.07 160 電動轉矩限定
F3.08 160 製動轉矩限定  F3.08 160 製動轉矩限定
F5.05 32 X5速度/轉矩控製切換  F5.11 5 PA/PC速度高於信號
F5.11 5 PA/PC速度高於信號  F5.15 14 FDT電平
F5.15 12 FDT電平  F6.08 4 AO1輸出轉矩指令電流
F6.03 0.012 模入濾波時間(S)  F6.10 -90 AO1零偏
FA.03 1 風機一直運行  F6.11 1.8 AO1增益
FB.00 512 編碼器線數  FA.03 1 風機一直運行
FB.04 5 零速檢測值(RPM)  FB.00 512 編碼器線數
FD.00 9 僅顯示運行頻率和電流  FB.04 5 零速檢測值(RPM)
    FD.00 9 僅顯示運行頻率和電流
為保證提升的平穩性，合理選擇加減速方式是非常必要的，實踐證明選用S曲線啟停方式非常適合提升，即：電(dian)機(ji)剛(gang)啟(qi)動(dong)時(shi)以(yi)極(ji)低(di)速(su)度(du)運(yun)行(xing)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)，其(qi)間(jian)加(jia)速(su)度(du)也(ye)較(jiao)小(xiao)，然(ran)後(hou)再(zai)以(yi)與(yu)加(jia)速(su)時(shi)間(jian)相(xiang)對(dui)應(ying)的(de)加(jia)速(su)度(du)將(jiang)電(dian)機(ji)速(su)度(du)提(ti)高(gao)，接(jie)近(jin)設(she)定(ding)速(su)度(du)時(shi)再(zai)以(yi)較(jiao)小(xiao)加(jia)速(su)度(du)運(yun)行(xing)至(zhi)設(she)定(ding)值(zhi)。減(jian)速(su)過(guo)程(cheng)與(yu)加(jia)速(su)過(guo)程(cheng)類(lei)似(si)。這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)可(ke)有(you)效(xiao)地(di)減(jian)小(xiao)電(dian)機(ji)啟(qi)/停時的衝擊電流。
四、總結
抓鬥行車變頻改造後，很好地解決了主/閉bi鋼gang絲si繩sheng受shou力li平ping衡heng問wen題ti，軟ruan啟qi軟ruan停ting方fang式shi大da大da降jiang低di了le起qi製zhi動dong時shi的de衝chong擊ji電dian流liu，再zai加jia上shang變bian頻pin器qi本ben身shen具ju有you完wan善shan靈ling敏min保bao護hu功gong能neng，極ji大da地di提ti高gao了le行xing車che運yun行xing的de可ke靠kao性xing，延yan長chang了le係xi統tong的de使shi用yong壽shou命ming。以yi下xia為wei改gai造zao後hou的de有you關guan數shu據ju：（以一年前改造的三台行車為例）
 鋼絲繩消耗僅為改造前的20%；
 電機從未燒壞，改造前為平均1台/月；
 其它低壓電器及機械設備的壽命也得大大提高；
 總維護成本為改造前的10~15%；
 實際運行中，主卷和閉合電機二者的運行電流相差僅3A左右，出力均衡度極高，證明TD3000確實是優秀高性能矢量控製型變頻器
以下是新老係統的各項對比：
抓鬥行車新老係統對比
項目老係統新係統
主要控製手段串級調速，繼電器-接觸器硬件邏輯變頻調速，PLC軟件邏輯
調速性能有級，且調速範圍小無級
速度控製開環，精度低閉環，精度高
最低運行頻率較高頻率可到0Hz
起/製動衝擊電流直接投高速檔時，7Ie 2Ie
鋼繩受力平衡功能無有，且精度非常高
控製元件可靠性繼電器-接觸器，低 PLC，高
控製元件壽命繼電器-接觸器，低 PLC，高
故障率高低
維護技術要求高低
維護成本高低
綜合產能低高

狀　態：離線

公司簡介
 產品目錄

公司名稱：	艾默生CT
聯係人：	銷售部
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