3 控制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計
3.1 電氣主回路設(shè)計中的幾個問題
（1） 電氣保護(hù)各支路入口用支路斷路器作支路短路保護(hù)及后備過載保護(hù)，支路的過載保護(hù)、過壓及欠壓保護(hù)和其他保護(hù)則由變頻器自身的保護(hù)功能承擔(dān)。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(dǎo)致工作不正常的可能性。隔離變壓器前端設(shè)一斷路器作為短路保護(hù)及線路保護(hù)。
（2） 變頻器出口隔離開關(guān)電動機(jī)在檢修或較長時間停止運(yùn)行后，要進(jìn)行絕緣檢測，合格才能夠投入運(yùn)行，而變頻器是電力電子類設(shè)備，不能進(jìn)行常規(guī)絕緣檢測，為此，在各變頻器之后都設(shè)置了隔離開關(guān)，以便在需要時方便地將變頻器與電動機(jī)斷開。
（3） 制動單元及制動電阻起升及抓斗電機(jī)在負(fù)荷下降時，重物的勢能將轉(zhuǎn)化成為電能，再由變頻器附加的制動電阻將此電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌?，以達(dá)到平穩(wěn)制動的目的。旋轉(zhuǎn)及變幅電機(jī)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(jī)械制動器控制各電機(jī)的機(jī)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(jī)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(dú)設(shè)計斷路器加以保護(hù)。
（5） 旋轉(zhuǎn)編碼器為防止在啟動時機(jī)械制動器放開后重物突然下滑或變幅機(jī)構(gòu)突然前傾，起升、抓斗及變幅電機(jī)的變頻調(diào)速均采用閉環(huán)矢量模式，以獲得較迅速的力矩響應(yīng)。閉環(huán)回路的轉(zhuǎn)速檢測由裝在電機(jī)軸端的旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)現(xiàn)。
3.2 控制系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵點(diǎn)PLC是整個浮吊控制系統(tǒng)的核心，除了緊急停機(jī)按鈕以外，所有的操作設(shè)備、檢測設(shè)備和執(zhí)行設(shè)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(jī)按鈕是在發(fā)生緊急情況時人為干預(yù)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(diǎn)方式輸入PLC，再由PLC去控制各變頻器以使各電動機(jī)正反轉(zhuǎn)、加減速以及停止運(yùn)行。操作指令與電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向和速度之間有一一對應(yīng)關(guān)系，通過PLC實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖關(guān)系。
（1） 調(diào)速指令及變頻器狀態(tài)信號PLC以接點(diǎn)方式向各變頻器發(fā)送運(yùn)行、停止、運(yùn)轉(zhuǎn)方向及速度分級指令，并采集變頻器的運(yùn)行及故障等狀態(tài)信號。
（2） 速度反饋信號速度反饋信號由旋轉(zhuǎn)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(jī)械制動器要求在變頻器開始運(yùn)行時可靠釋放，在因故使變頻器停止運(yùn)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(shí)現(xiàn)，并采入接觸器輔助觸點(diǎn)信號以判斷接觸器是否正常工作。
（4） 超行程信號在起升、抓斗及變幅等各個機(jī)構(gòu)上設(shè)有超行程限位開關(guān)，其信號全部送入PLC，在超行程信號時發(fā)出指令讓相應(yīng)的機(jī)構(gòu)停止動作，以防失控?fù)p壞設(shè)備。
（5） 斷路器及隔離開關(guān)狀態(tài)信號在浮吊運(yùn)行時，要求所有的斷路器和隔離開關(guān)都處于閉合位置，開關(guān)的輔助觸頭將信號引入PLC，當(dāng)有開關(guān)不在閉合位置時，PLC將給出燈光提示并封鎖操作指令。
（6） 指令安全設(shè)計由PLC發(fā)出的指令在PLC自身故障時將自動使設(shè)備處于安全停車狀態(tài)。
3.1 電氣主回路設(shè)計中的幾個問題
（1） 電氣保護(hù)各支路入口用支路斷路器作支路短路保護(hù)及后備過載保護(hù)，支路的過載保護(hù)、過壓及欠壓保護(hù)和其他保護(hù)則由變頻器自身的保護(hù)功能承擔(dān)。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(dǎo)致工作不正常的可能性。隔離變壓器前端設(shè)一斷路器作為短路保護(hù)及線路保護(hù)。
（2） 變頻器出口隔離開關(guān)電動機(jī)在檢修或較長時間停止運(yùn)行后，要進(jìn)行絕緣檢測，合格才能夠投入運(yùn)行，而變頻器是電力電子類設(shè)備，不能進(jìn)行常規(guī)絕緣檢測，為此，在各變頻器之后都設(shè)置了隔離開關(guān)，以便在需要時方便地將變頻器與電動機(jī)斷開。
（3） 制動單元及制動電阻起升及抓斗電機(jī)在負(fù)荷下降時，重物的勢能將轉(zhuǎn)化成為電能，再由變頻器附加的制動電阻將此電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌?，以達(dá)到平穩(wěn)制動的目的。旋轉(zhuǎn)及變幅電機(jī)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(jī)械制動器控制各電機(jī)的機(jī)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(jī)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(dú)設(shè)計斷路器加以保護(hù)。
（5） 旋轉(zhuǎn)編碼器為防止在啟動時機(jī)械制動器放開后重物突然下滑或變幅機(jī)構(gòu)突然前傾，起升、抓斗及變幅電機(jī)的變頻調(diào)速均采用閉環(huán)矢量模式，以獲得較迅速的力矩響應(yīng)。閉環(huán)回路的轉(zhuǎn)速檢測由裝在電機(jī)軸端的旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)現(xiàn)。
3.2 控制系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵點(diǎn)PLC是整個浮吊控制系統(tǒng)的核心，除了緊急停機(jī)按鈕以外，所有的操作設(shè)備、檢測設(shè)備和執(zhí)行設(shè)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(jī)按鈕是在發(fā)生緊急情況時人為干預(yù)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(diǎn)方式輸入PLC，再由PLC去控制各變頻器以使各電動機(jī)正反轉(zhuǎn)、加減速以及停止運(yùn)行。操作指令與電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向和速度之間有一一對應(yīng)關(guān)系，通過PLC實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖關(guān)系。
（1） 調(diào)速指令及變頻器狀態(tài)信號PLC以接點(diǎn)方式向各變頻器發(fā)送運(yùn)行、停止、運(yùn)轉(zhuǎn)方向及速度分級指令，并采集變頻器的運(yùn)行及故障等狀態(tài)信號。
（2） 速度反饋信號速度反饋信號由旋轉(zhuǎn)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(jī)械制動器要求在變頻器開始運(yùn)行時可靠釋放，在因故使變頻器停止運(yùn)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(shí)現(xiàn)，并采入接觸器輔助觸點(diǎn)信號以判斷接觸器是否正常工作。
（4） 超行程信號在起升、抓斗及變幅等各個機(jī)構(gòu)上設(shè)有超行程限位開關(guān)，其信號全部送入PLC，在超行程信號時發(fā)出指令讓相應(yīng)的機(jī)構(gòu)停止動作，以防失控?fù)p壞設(shè)備。
（5） 斷路器及隔離開關(guān)狀態(tài)信號在浮吊運(yùn)行時，要求所有的斷路器和隔離開關(guān)都處于閉合位置，開關(guān)的輔助觸頭將信號引入PLC，當(dāng)有開關(guān)不在閉合位置時，PLC將給出燈光提示并封鎖操作指令。
（6） 指令安全設(shè)計由PLC發(fā)出的指令在PLC自身故障時將自動使設(shè)備處于安全停車狀態(tài)。