3  控制系統(tǒng)詳細設計

　　3.1 電氣主回路設計中的幾個問題

　?。?） 電氣保護各支路入口用支路斷路器作支路短路保護及后備過載保護，支路的過載保護、過壓及欠壓保護和其他保護則由變頻器自身的保護功能承擔。由隔離變壓器提供控制電源及向PLC供電，以盡可能減小PLC及控制元件受電源干擾導致工作不正常的可能性。隔離變壓器前端設一斷路器作為短路保護及線路保護。

　?。?） 變頻器出口隔離開關電動機在檢修或較長時間停止運行后，要進行絕緣檢測，合格才能夠投入運行，而變頻器是電力電子類設備，不能進行常規(guī)絕緣檢測，為此，在各變頻器之后都設置了隔離開關，以便在需要時方便地將變頻器與電動機斷開。

　?。?） 制動單元及制動電阻起升及抓斗電機在負荷下降時，重物的勢能將轉化成為電能，再由變頻器附加的制動電阻將此電能轉變?yōu)闊崮芎纳⒌?，以達到平穩(wěn)制動的目的。旋轉及變幅電機也附加了制動電阻，作為減速過程中的制動手段。制動電阻是通過制動單元接入變頻器的，制動單元能夠根據(jù)需要自動投入和切除制動電阻。制動電阻安裝在控制柜外專門的電阻安裝支架上。

　　（4） 機械制動器控制各電機的機械制動器由接觸器控制。其中變幅制動器電源取自支路斷路器后端，以保證只有在變頻器支路已經(jīng)得電時，機械制動器的得電釋放才被允許。而提頭和抓斗制動器由于需要保證故障時允許抓斗下放，故單獨設計斷路器加以保護。

　?。?） 旋轉編碼器為防止在啟動時機械制動器放開后重物突然下滑或變幅機構突然前傾，起升、抓斗及變幅電機的變頻調速均采用閉環(huán)矢量模式，以獲得較迅速的力矩響應。閉環(huán)回路的轉速檢測由裝在電機軸端的旋轉編碼器實現(xiàn)。

　　3.2 控制系統(tǒng)設計中的關鍵點PLC是整個浮吊控制系統(tǒng)的核心，除了緊急停機按鈕以外，所有的操作設備、檢測設備和執(zhí)行設備都是通過PLC互相聯(lián)系起來的。為減小電氣干擾的影響，除就近的聯(lián)動操作臺信號外，PLC的所有輸入輸出均通過入口及出口繼電器連接。緊急停機按鈕是在發(fā)生緊急情況時人為干預的最后手段，即使在PLC功能已經(jīng)失效的情況下也能夠正常起作用，該信號直接作用于各支路斷路器使其跳閘，用切斷電源的方式迫使整個浮吊立即停止工作的。聯(lián)動操作臺上其他所有的操作指令全部以接點方式輸入PLC，再由PLC去控制各變頻器以使各電動機正反轉、加減速以及停止運行。操作指令與電動機的運轉方向和速度之間有一一對應關系，通過PLC實現(xiàn)聯(lián)鎖關系。

　?。?） 調速指令及變頻器狀態(tài)信號PLC以接點方式向各變頻器發(fā)送運行、停止、運轉方向及速度分級指令，并采集變頻器的運行及故障等狀態(tài)信號。

　?。?） 速度反饋信號速度反饋信號由旋轉編碼器采集，經(jīng)PG卡直接送入變頻器參與閉環(huán)控制。

　　（3） 接觸器控制及反饋所有的機械制動器要求在變頻器開始運行時可靠釋放，在因故使變頻器停止運行時可靠抱合，其功能由PLC經(jīng)過邏輯判斷后通過控制接觸器的閉合和釋放來實現(xiàn)，并采入接觸器輔助觸點信號以判斷接觸器是否正常工作。

　?。?） 超行程信號在起升、抓斗及變幅等各個機構上設有超行程限位開關，其信號全部送入PLC，在超行程信號時發(fā)出指令讓相應的機構停止動作，以防失控損壞設備。

　　（5） 斷路器及隔離開關狀態(tài)信號在浮吊運行時，要求所有的斷路器和隔離開關都處于閉合位置，開關的輔助觸頭將信號引入PLC，當有開關不在閉合位置時，PLC將給出燈光提示并封鎖操作指令。

　?。?） 指令安全設計由PLC發(fā)出的指令在PLC自身故障時將自動使設備處于安全停車狀態(tài)。