大跨度龙门起重机的电气自动纠偏系统

 一,问题的提出

大跨度大于40米的龙门起重机在实际使用中由于众多因素的影响，如大车轨道高低和平行偏差造成运行阻力的不同，走轮直径的偏差，电动机转速的偏差，刚、柔腿运行一段时间后会产生快慢不一的现象，通常当偏差接近跨度的3/1000时，起重机就应自动减速纠偏，驾驶员也可以根据偏差指示仪进行手动纠偏；当偏差超过跨度的3/1000时，偏斜限制器就自动断开大车运行控制回路，使起重机自动停车。

二，常用电气自动纠偏的方法

大跨度门机要自动纠偏，首先要分析偏差产生的原因和现象，然后采取对应的纠偏措施。通常有下列几种电气自动纠偏方法：

1、当刚腿和柔腿两侧电动机的转速不一样时，如刚腿侧的电动机平均转速较柔腿侧的电动机快1/1000，这可以通过计算脉冲编码器输入PLC的 脉冲数量的方法来进行纠偏；

2、主梁与柔腿的夹角大于或小于90度，这可以通过安装在柔腿顶部的角位移传感器的方法来进行纠偏；

3、通过比较刚腿侧大车走轮和柔腿侧大车走轮实际运转的线速度，这可以用橡胶摩擦轮带动旋转编码器的闭环控制方法来进行纠偏；

4、直接在刚腿侧和柔腿侧的大车运行钢轨旁平行安装一些感应点，采用接近开关测量出刚腿侧和柔腿侧的接近开关动作的先后并输入PLC输入端的方法来进行纠偏；

三，本大车电气控制和自动纠偏系统

本方案采用刚、柔腿侧的电动机分别用两个变频器同时驱动，采用上述方法4进行自动纠偏控制。具体的大车电气控制系统的设计指导书如下：， 

1，大车机构的调速比为1：10左右；一到5速的速度设定为10%、30%、50%、75%，100%的最快速度（具体运行速度的范围见机械总图）；

2，控制方式为左箱联动台主令控制；左横机构控制大车左右5速；

3，大车电动机应加脉冲编码器2个，刚、柔腿每侧1个；

4，将刚、柔腿侧大车电动机的PGA、PGB脉冲信号反馈到变频器进行闭环控制；

5，将刚、柔腿钢轨旁实际记录的计速脉冲+01-S0A/S0B、+02-S0A/S0B脉冲信号送进PLC输入端X17、X20；

6，电气系统采用多种保护功能，设有电动机过载保护、变频器过载保护，电网过压失压保护、缺相保护，电机超速、失速保护，制动单元过热保护、门限位开关、大小车限位、等连锁保护，线路过载、短路、断路保护，脉冲编码器断线保护等；

7，控制系统具有抗干扰能力，对电磁波辐射、电网电压瞬间波动、无线电波、电源高次谐波都有屏蔽过滤功能，控制系统在电网电压波动10%时仍能正常工作；；

8，前方柔腿侧4个11KW的大车电动机，变频器用CIMR-G7A4055+PGB2，制动单元用4030B，日本安川；

9，后方刚腿侧4个11KW的大车电动机，变频器用CIMR-G7A4055+PGB2，制动单元用4030B，日本安川；

10，大车放电电阻器采用ZX25S2-4055/2H-X的电阻器，两套，共8箱；

四，电气自动纠偏原理

1，基本程序编制和参数设定方法是通过计速脉冲计算刚（柔）腿侧大车走轮实际运行的距离——采用高性能的接近开关记录下起重机钢轨压板上固定螺栓上的感应螺母个数确定（当然精确的计算可以在起重机刚、柔腿钢轨旁等距安放一些电磁感应点）；

2，设首先发出脉冲的接近开关一侧实际运行速度快，这个脉冲信号马上进PLC输入X17（或X20），立即进行记速并进行自动纠偏控制。

3,自动纠偏的方法是快了就减速的方法——如起重机在运行过程中，柔腿侧较快，柔腿侧接近开关首先感应到螺栓上的感应螺母，柔腿接近开关控制端由常开变为常闭，使继电器K510吸合，PLC输入端X20产生了输入信号，可编制程序：LD X20，ANI X17，OUT Y17，这时柔腿变频器的控制端S9B输入了减速控制信号，柔腿侧的4个电动机则立即进行减速运行，当刚腿侧的接近开关也检测到螺栓的感应螺母时，就自动断开了S9B的输入信号，使柔、刚腿侧电动机又同时以相同的转速稳定运行；

4，如起重机在运行过程中，刚腿侧较快，刚腿侧接近开关首先感应到螺栓上的螺母，刚腿接近开关控制端由常开变为常闭，使继电器K509吸合，PLC输入端X17产生了输入信号，可编制程序：LD X17，ANI X20，OUT Y16，这时刚腿变频器的控制端S9输入了减速控制信号，刚腿侧的4个电动机则立即进行减速运行，当柔腿侧的接近开关也检测到螺栓上的螺母时，就自动断开了S9的输入信号，使刚、柔腿侧电动机又同时以相同的转速稳定运行；

五，电气原理图：

1，图1为刚腿侧用4个电动机用1个55KW变频器拖动的电气线路：

2，图2为柔腿侧4个电动机用1个55KW变频器拖动的电气线路：

3，图3为大车5个档位和限位继电器PLC的输入输出控制点：

4，图4为大车纠偏，综合保护的PLC的输入输出控制点：

5，图5为大车总接触器控制回路和大车控制主令的闭合表：

6，图6为大车限位开关、手动纠偏控制和偏差采样电气线路：

7，图7为大车电动机的保护、通风机、制动器的控制线路：

8，图8为刚腿侧大车制动器和变频电机通风机的电气接线保护线路：

9，图9为柔腿侧大车制动器和变频电机通风机的电气接线保护线路：

六，结束语

     大跨度龙门起重机的电气自动纠偏方法还很多，例如采用全球卫星定位系统GPS等，但安装调试和维护成本相对较高。本方案的优点在于线路简单，偏差采样部件采用与感应螺母相距5-20mm就可正常工作的电磁接近开关，该开关的防护等级大于IP67，没有转动、摩擦的零件，使用寿命长，安装调试和维护都很方便。