浮吊式起重机控制的相关技术问题分析（二）

　　3 控制系统详细设计

　　3.1 电气主回路设计中的几个问题

　　（1） 电气保护各支路入口用支路断路器作支路短路保护及后备过载保护，支路的过载保护、过压及欠压保护和其他保护则由变频器自身的保护功能承担。由隔离变压器提供控制电源及向PLC供电，以尽可能减小PLC及控制元件受电源干扰导致工作不正常的可能性。隔离变压器前端设一断路器作为短路保护及线路保护。

　　（2） 变频器出口隔离开关电动机在检修或较长时间停止运行后，要进行绝缘检测，合格才能够投入运行，而变频器是电力电子类设备，不能进行常规绝缘检测，为此，在各变频器之后都设置了隔离开关，以便在需要时方便地将变频器与电动机断开。

　　（3） 制动单元及制动电阻起升及抓斗电机在负荷下降时，重物的势能将转化成为电能，再由变频器附加的制动电阻将此电能转变为热能耗散掉，以达到平稳制动的目的。旋转及变幅电机也附加了制动电阻，作为减速过程中的制动手段。制动电阻是通过制动单元接入变频器的，制动单元能够根据需要自动投入和切除制动电阻。制动电阻安装在控制柜外专门的电阻安装支架上。

　　（4） 机械制动器控制各电机的机械制动器由接触器控制。其中变幅制动器电源取自支路断路器后端，以保证只有在变频器支路已经得电时，机械制动器的得电释放才被允许。而提头和抓斗制动器由于需要保证故障时允许抓斗下放，故单独设计断路器加以保护。

　　（5） 旋转编码器为防止在启动时机械制动器放开后重物突然下滑或变幅机构突然前倾，起升、抓斗及变幅电机的变频调速均采用闭环矢量模式，以获得较迅速的力矩响应。闭环回路的转速检测由装在电机轴端的旋转编码器实现。

　　3.2 控制系统设计中的关键点PLC是整个浮吊控制系统的核心，除了紧急停机按钮以外，所有的操作设备、检测设备和执行设备都是通过PLC互相联系起来的。为减小电气干扰的影响，除就近的联动操作台信号外，PLC的所有输入输出均通过入口及出口继电器连接。紧急停机按钮是在发生紧急情况时人为干预的最后手段，即使在PLC功能已经失效的情况下也能够正常起作用，该信号直接作用于各支路断路器使其跳闸，用切断电源的方式迫使整个浮吊立即停止工作的。联动操作台上其他所有的操作指令全部以接点方式输入PLC，再由PLC去控制各变频器以使各电动机正反转、加减速以及停止运行。操作指令与电动机的运转方向和速度之间有一一对应关系，通过PLC实现联锁关系。

　　（1） 调速指令及变频器状态信号PLC以接点方式向各变频器发送运行、停止、运转方向及速度分级指令，并采集变频器的运行及故障等状态信号。

　　（2） 速度反馈信号速度反馈信号由旋转编码器采集，经PG卡直接送入变频器参与闭环控制。

　　（3） 接触器控制及反馈所有的机械制动器要求在变频器开始运行时可靠释放，在因故使变频器停止运行时可靠抱合，其功能由PLC经过逻辑判断后通过控制接触器的闭合和释放来实现，并采入接触器辅助触点信号以判断接触器是否正常工作。

　　（4） 超行程信号在起升、抓斗及变幅等各个机构上设有超行程限位开关，其信号全部送入PLC，在超行程信号时发出指令让相应的机构停止动作，以防失控损坏设备。

　　（5） 断路器及隔离开关状态信号在浮吊运行时，要求所有的断路器和隔离开关都处于闭合位置，开关的辅助触头将信号引入PLC，当有开关不在闭合位置时，PLC将给出灯光提示并封锁操作指令。

　　（6） 指令安全设计由PLC发出的指令在PLC自身故障时将自动使设备处于安全停车状态。