門式起重機(jī)主要從事煤炭的裝卸業(yè)務(wù)，卸船作業(yè)主要依賴橋吊和門機(jī)設(shè)備。裝卸機(jī)械設(shè)備狀態(tài)的好壞，直接影響到公司卸船作業(yè)效率。帶斗門機(jī)電控設(shè)備由于起升、開閉、變幅機(jī)構(gòu)采用繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，這種調(diào)速方法的缺點(diǎn)是調(diào)速電阻發(fā)熱嚴(yán)重，導(dǎo)致環(huán)境溫度迅速上升，綜合性能指標(biāo)差，效率低；異步電機(jī)有集電環(huán)和電刷，要求定期維護(hù)。再加上大量繼電器、接觸器的使用，導(dǎo)致故障頻繁，維護(hù)量大。電氣制動(dòng)采用渦流電機(jī)制動(dòng)，動(dòng)態(tài)性能差而且耗能高。傳統(tǒng)系統(tǒng)可編程控制器采用日立八十年代的產(chǎn)品，只能處理簡(jiǎn)單的開關(guān)量，掃描時(shí)間長，導(dǎo)致機(jī)械作業(yè)效率低。為此決定對(duì)該設(shè)備進(jìn)行全面升級(jí)改造，傳動(dòng)上升級(jí)為變頻調(diào)速，控制上升級(jí)成現(xiàn)在較先進(jìn)的PLC 。采用南大傲拓NA系列 PLC在門機(jī)上應(yīng)用后，與原系統(tǒng)相比可帶來以下效益。 

 

1）電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性變硬，定位精確，可以提高卸船效率。 

 

2）運(yùn)行平穩(wěn)，起、制動(dòng)平緩，運(yùn)行中加、減速時(shí)對(duì)整機(jī)的沖擊減小，安全性提高，延長了機(jī)械的使用壽命。 

 

3）拆除渦流制動(dòng)裝置，電氣制動(dòng)由變頻器實(shí)現(xiàn)，降低了能耗同時(shí)也減少了維護(hù)量。 

 

4）機(jī)械制動(dòng)在電機(jī)速度接近零速時(shí)投入，所以機(jī)械剎車的制動(dòng)片壽命大大延長，維護(hù)費(fèi)用下降。 

 

5）將原來的繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的調(diào)速電阻拆除；短接集電環(huán)把繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)當(dāng)作鼠籠電機(jī)使用，節(jié)約了更換電機(jī)的成本。 

 

6）交流接觸器大量減少，電機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速；避免了因接觸器觸頭頻繁動(dòng)作而燒毀以及由此引起的電機(jī)損壞故障。 

 

7）結(jié)合功能強(qiáng)大的PLC以及變頻器自身的保護(hù)、檢測(cè)、故障報(bào)警等功能，可大幅提高電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 

 

8）原 PLC成本高昂，采用南大傲拓NA400PLC價(jià)格合理，備件充足，維護(hù)方便降低了設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)。

 

二、帶斗門機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)

 

1）門機(jī)在起動(dòng)時(shí)應(yīng)具有大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，通常超過額定轉(zhuǎn)矩的150%。 

 

2）當(dāng)抓斗下降時(shí)，電機(jī)將處于再生發(fā)電狀態(tài)，其能量要向電源側(cè)回饋。 

 

3）起升、開閉機(jī)構(gòu)在抓斗滿載突然打開和由空載挖煤時(shí)負(fù)載會(huì)急劇變化。 

 

4）由于機(jī)械制動(dòng)的存在，電氣制動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)之間存在切換，切換不能平滑完成，時(shí)有墜斗現(xiàn)象。 

 

5）變幅機(jī)構(gòu)的變幅巴桿嘴在 35米處和9米處準(zhǔn)確停止，在8米處緊急停止。 

 

6）起升、開閉、變幅機(jī)構(gòu)的調(diào)速通過觸點(diǎn)式手柄完成調(diào)速電阻切換，切換時(shí)電機(jī)電流突變，沖擊較大。

 

三、控制原理　　

 

根據(jù)門機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，同時(shí)為了滿足門機(jī)高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低速滿轉(zhuǎn)矩、快速的轉(zhuǎn)矩上升時(shí)間和抱閘順序控制功能的要求，我們選擇了ABB的ACS600系列直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器，相應(yīng)地為了與變頻器匹配選擇NA400 PLC及profibus-DP模塊CMM401-0102，用PLC和變頻器組成一個(gè)多傳動(dòng)控制系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，占用空間小、維護(hù)方便。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖一。

 

    圖1

 

在變幅機(jī)構(gòu)（圖二）上為了保證控制精度，準(zhǔn)確定位變幅距離，在原來凸輪限位的基礎(chǔ)上加裝了絕對(duì)值編碼器和光電感應(yīng)開關(guān)，保證該機(jī)構(gòu)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖2.

四、節(jié)能環(huán)保

采用這種控制方案，由于變頻器帶有能量回饋功能，節(jié)能環(huán)保。在抓斗上升過程中將來自供電單元的交流電變成直流電，直流根據(jù)plc的控制指令轉(zhuǎn)換成交流輸出到電機(jī)。在抓斗下降過程中將電機(jī)制動(dòng)產(chǎn)生的能量整流成交流送回電網(wǎng)。抓斗是位能性負(fù)載，在下降制動(dòng)過程中起升開閉電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)能量回饋電網(wǎng)，節(jié)電效果明顯。根據(jù)統(tǒng)計(jì)按照以上方案的用電情況將比傳統(tǒng)系統(tǒng)省電