作者：李金栓 邱召龍

單位：上海通用電氣傳動(dòng)系統(tǒng)維修站

案例簡介

        本案例采用兩臺ETD800矢量變頻器，驅(qū)動(dòng)起升、大車和小車三大運(yùn)行機(jī)構(gòu)。近幾年來我國集裝箱吞吐量年年增加，集裝箱港口機(jī)械的需求數(shù)量因此也年年增加，原有的控制系統(tǒng)年久失修，經(jīng)常出故障，并且現(xiàn)在大多已經(jīng)買不到備件，或是費(fèi)用非常昂貴。因此采用ETDAC800變頻器的新一代控制有了很大的應(yīng)用。本案例中用一臺變頻器驅(qū)動(dòng)起升和大車，同一時(shí)間只能操作起升或大車，在起升或大車運(yùn)行停止后，可自動(dòng)切換到大車或起升，另外一臺變頻器驅(qū)動(dòng)小車。設(shè)備改造好投入運(yùn)行以來，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，性能良好。

工藝流程

CAB IO Station讀取駕駛?cè)藛T的操作指令，經(jīng)過Profibus DP總線到電氣房的PLC CPU Station，經(jīng)過CPU的程序處理后再由Profibus DP總線控制小車變頻器、起升大車變頻器和其他輔助設(shè)備的運(yùn)行停止。其中小車變頻器控制小車一個(gè)電機(jī)，起升大車變頻器控制大車兩個(gè)電機(jī)和起升一個(gè)電機(jī)。起升和大車不能同時(shí)運(yùn)行，起升正在運(yùn)行時(shí)操作大車，起升將按照減速曲線停止，然后自動(dòng)切換到大車運(yùn)行；大車正在運(yùn)行時(shí)操作起升，大車將按照減速曲線停止，然后自動(dòng)切換到起升運(yùn)行。小車和起升或小車和大車可以同時(shí)運(yùn)行。起升要求判斷負(fù)載大小恒功率運(yùn)行；大車采用兩個(gè)電機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)兩個(gè)電機(jī)運(yùn)行速度基本相同，由于某種原因大車偏離運(yùn)行軌道時(shí)，兩個(gè)電機(jī)要有速度差，使其能回到正常軌道上來。

▲ 輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)電氣控制原理

應(yīng)用方案

        本方案主站采用GE 9030 Profibus DP主站模塊IC693PBM200，駕駛室從站采用VersaMax Profibus DP總線接口模塊，小車直流調(diào)速器站和起升大車調(diào)速器站采用Profibus DP通訊卡，整個(gè)系統(tǒng)配置情況如下圖所示：

在ProFibus DP通訊卡上設(shè)置從站地址，在AC800 ANYBUS通訊設(shè)置中配置控制字、速度給定、勵(lì)磁給定、轉(zhuǎn)矩給定、狀態(tài)字、速度實(shí)際值、電樞電壓值、電樞電流值等，這樣通訊就基本上建立了。然后再設(shè)置一些其他應(yīng)用參數(shù)，自整定，結(jié)合PLC控制系統(tǒng)便可以運(yùn)行了。

在調(diào)試中遇到幾個(gè)問題，一是起升與大車兩套參數(shù)切換問題，二是速度環(huán)的響應(yīng)問題，三是調(diào)速器運(yùn)行中的母線電壓過高故障，四是起升起動(dòng)和停車時(shí)的溜鉤問題。

第一個(gè)問題，如果在運(yùn)行中切換參數(shù)則有可能造成起升失控的危險(xiǎn)，因此要在程序中判斷運(yùn)行是否停止，參數(shù)是否切換成功，兩個(gè)條件都具備后再切換到另外一個(gè)機(jī)構(gòu)給運(yùn)行命令；第二個(gè)問題默認(rèn)的速度環(huán)的一些參數(shù)基本上是不能滿足運(yùn)行需求的，特別是起升，可以采用漸進(jìn)調(diào)節(jié)法調(diào)整比例積分參數(shù)，結(jié)合速度曲線，調(diào)整到理想的穩(wěn)定狀態(tài)，這個(gè)過程中，經(jīng)驗(yàn)是很重要的；第三個(gè)問題在小車和起升中都發(fā)現(xiàn)過，經(jīng)過觀察，發(fā)現(xiàn)是在系統(tǒng)過載運(yùn)行時(shí)停機(jī)制動(dòng)母線電壓過高造成的，因此在PLC程序中判斷過載運(yùn)行時(shí)自動(dòng)修正加減速曲線便解決了這一問題；第四個(gè)問題，盡管通過漸進(jìn)調(diào)節(jié)法調(diào)整了速度環(huán)的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在起升起動(dòng)和停車時(shí)的響應(yīng)還是不夠理想，在不同的負(fù)載下，有時(shí)超前，有時(shí)滯后，因此可以附加轉(zhuǎn)矩，也解決了這個(gè)問題。

整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)功能配置如下：

起升

電機(jī)功率           220  KW
電機(jī)額定電流       396  A
電機(jī)控制方式       閉環(huán)間接控制
速度反饋選擇       編碼器1
極對數(shù)             3
正向轉(zhuǎn)矩電流       100%
反向轉(zhuǎn)矩電流       100%
轉(zhuǎn)矩電流前饋       anybus接收雙字1（PLC通過profibus-dp通訊寫anybus接收
                   雙字1值到電流前饋，作為附加轉(zhuǎn)矩，以達(dá)到動(dòng)態(tài)響應(yīng)最佳效果。）
電機(jī)額定轉(zhuǎn)速       1000 RPM
電機(jī)最大轉(zhuǎn)速       1000 RPM

大車

大車和起升為同一臺調(diào)速器，當(dāng)大車需運(yùn)行時(shí)，需通過PLC通訊控制數(shù)字量功能f2_motor_select，由第一套起升參數(shù)切換到第二套大車參數(shù)，大車的主要參數(shù)設(shè)置如下：

電機(jī)功率              220  KW
電機(jī)額定電流        396  A
電機(jī)控制方式        閉環(huán)間接控制
速度反饋方式        編碼器1
極對數(shù)                 2
電機(jī)額定轉(zhuǎn)速        1500 RPM
電機(jī)最大轉(zhuǎn)速        1500 RPM
正向轉(zhuǎn)矩電流        100%
反向轉(zhuǎn)矩電流        100%

小車
電機(jī)功率             37 KW
電機(jī)額定電流       59A
電機(jī)控制方式       閉環(huán)間接控制
速度反饋方式       編碼器1
極對數(shù)                3
電機(jī)額定轉(zhuǎn)速       1000
電機(jī)最大轉(zhuǎn)速       1000
正向轉(zhuǎn)矩電流       100%
反向轉(zhuǎn)矩電流       100%

系統(tǒng)主要配置如下：

1.  GE PLC                    一套

2.  GE PLC子站                一套

3.  ETD AC800G/0220.0/400     一臺

4.  ETD AC800G/00370.0/400    一臺

現(xiàn)場實(shí)況

客戶反饋：

        “雖然是第一次在港口機(jī)械中使用ETDAC800變頻器器，但是其強(qiáng)大的功能完全滿足了港機(jī)的工藝要求，如兩套參數(shù)切換功能，profibus-dp通訊功能，電流前饋功能，電流過載功能等，且其優(yōu)異的性能還是經(jīng)起了一向有著嚴(yán)格要求的港口集裝箱機(jī)械的考驗(yàn)，目前該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，性能良好，也得到了客戶的肯定。
”