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MC200E变频器在集装箱装卸机上的应用

发布时间:2016/01/27

摘要:变频器是工业控制领域较为通用的自动化控制装置,性能稳定,可靠。变频器应用于集装箱装卸系统,可以大大提高其运行性能和可靠性,而四象限变频器在普通变频器的基础上,不仅提高了其性能,而且还  将装卸时多余的能量回馈到电网,实现了真正的绿色应用,是目前集装箱和起重、行车上非常理想的模式。

关键词:四象限变频器、集装箱装卸机

1、 引言

   集装箱装卸机是集装箱专用装卸设备之 ,可用于2040国际标准集装箱的装卸、转运及堆放等作业。其作业高度可以达到“堆六过七”。传统的集装箱装卸机为了提高起动转矩,采用绕线式异步电机拖动,通过鼓形凸轮控制器的操作改变其转子所串电阻调速。随着电力电子技术的发展和矢量控制技术的出现,现在人们普通采用变频器作为调速装置,用多极变频异步电机取代原来的绕线式异步电动机,用PLC作为控制装置进行无触点控制。从而改善了调速性能,增加了系统的可靠性和稳定性。

2、系统简介

      2.1集装箱装卸机的运行机构的构成。

      主要由三大部分组成:大车拖动系统、小车拖动系统、吊钩拖动系统。

    (1)大车拖动系统拖动整台起重机顺着车间方向往反行走。

    (2)小车拖动系统拖动吊钩和物料顺桥架作前后运动。

    (3) 吊钩拖动系统拖动重物作吊起或放下的上下运动,下面这种介绍吊钩拖动系统。

      2.2负荷特点

        集装箱装卸机运行机构均属于恒转矩性质负载,且其吊钩拖动系统为位能性负载,当吊钩吊起重物下降或者快速减速运行时,

   电动机处于发电制动装态,变频器通过控 制逆变电压相位和幅值将能量回馈到电网。

3、控制要求

      3.1吊钩拖动系统要求启动转矩大,启动运行平稳。能够实现正反运行且要有超载、限位、限流等多种保护。

      3.2吊钩拖动系统在启、停过程中容异出现“溜钩”问题,因此要有相应的防止措施。3.3吊钩拖动系统中要有机械抱闸装置

4、系统构成与控制原理

4.1系统构成

4.1.1变频器的选择

     集装箱装卸机的大、小车拖动系统对性能的要求不高,为了节省成本,选用通用型变频器MC200T1:1选型即可。装卸机吊钩拖动系统要求有较高的启动转矩和调速性能,并且要有能量回馈装置,必须采用矢量      控制型四象限变频器。此次改造采用MC200E矢量型四象限变频器。

     吊钩提升电机功率为:75KW,为了保证桌够的启动和运行力矩,故将变频器的容量放大一个规格,选用MC200E0900T4规格变频器。

    4.1.2PLCHMI的选择

    西门子S7-200;台湾“威纶”触摸屏

4.2系统的控制原理

   4.2.1主令开关、超载、限位开关及变频器的继电器输出信号作为PLC的输入信号。

   4.2.2PLC的输出信号控制变频器的正反转、多段速、故障复位等 和系统的紧急停止、主电路的通断。

  4.2.3触摸屏和PLC通过RS232串行接口相连,PLC中的接口程序号在PLC中为触摸屏设立数据读取区及相关状态标志,用于监视吊钩的高度、载荷、运行状态、故障信息等。

             


1-1)系统控制原理


5、变频器接线、调试要点及参数设置

 5.1变频器接线说明

 5.1.1变频器的RUNF/R和多功能输入端子用于控制变频器的正、反转启停和多段速度、故障复位

 5.1.2变频器的继电器输出端子用于变频器的故障输出和“报闸/松闸”信号输出。

                                     

                                                                    (1-2)变频器接线图


5.2调试要点

5.2.1矢量参数的手动调节。由于现场不能脱离负载,无法进行参数自学习,故需要手动更改适量控制参数,优化控制性能。一般来说,可以遵循以下规律:低频转矩不够,可以适当加大定子电阻;转差率大可以适当增加转子电阻。输出电压偏低,可以提高空载电流、电机电感和互感。此外,还可以适当调节电流环速度环”PI参数,他们将直接影响系统的动态响应和控制精度。

5.2.2抱闸与松闸的控制。无PG矢量控制方式在0” Hz运行时无法达到额定输出转矩。若采用有PG矢量控制方式则可以在0” Hz运行时输出一个控制信号去打开机械抱闸装置。

5.2.3溜钩问题处理。为了减少系统的溜钩时间,尽量把减速时间设置得短些,此处设为0.1s。此外,PLC和变频器时序逻辑的配合也相当重要。

5.3参数设置               

      F0-01

1

PG矢量控制

     F0-02

4

多段速运行

F0-03

1

外控端子给定

F0-13

随机

载波频率

F0-14

1

加速时间

F0-15

0.1

减速时间

F1-00

75

电机额定功率

F1-01

380

电机额定电压

F1-02

机型确定

电机额定电流

F1-03

50

电机额定频率

F1-04

机型确定

电机额定转速

F1-05

机型确定

电机定子电阻

F1-06

机型确定

电机转子电阻

F1-07

机型确定

电机漏感抗

F1-08

机型确定

电机互感抗

F1-09

机型确定

电机空载电流

F1-10

1

电机参数测试

F4-00

1

多段速端子1

F4-01

2

多段速端子2

F4-02

3

多段速端子3

F4-03

4

多段速端子4

F4-04

9

故障复位

F4-24

19

紧急停止

F5-00

15

故障输出

F5-18

3

任意频率1到达

F5-04

5

任意检出频率1

F5-05

0.5

任意检出频率1宽度

FC-01

20

多段速2

FC-02

30

多段速3

FC-04

40

多段速4

FC-08

50

多段速8

6、系统保护

    该系统中,变频器本身具有短路、过载、过压、缺相、失速等多种保护和故障输出功能,对吊钩拖动机构来说,变频器驱动一台电动机,所以变频器的输出可以直接连接电动机而不必接热继电器作过载保护。线路主回路中接有总接触器和分接触器,它们除了通断线路的作用外,还兼有短路、过载、欠压等多种保护。司机可以通过联动台中的启停按钮控制总接触器进而控制总电源的通断,在无法用接触器通断电路的情况下,可以通过急停开关接通总断路器分励脱扣线圈来断开电源电路。另外在总电源控制回路中还串有门限位开关和钥匙开关作为安全保护措施。

 7、结束语

    有了功能完善、性能稳定可靠的四象限变频器和PLC的有力支持,集装箱装卸机在可靠性、调速性能、节能和运行效率等方面与传统的集装箱装卸机相比有了很大的提高,四象限变频器和PLC构成的集装箱装卸机系统成为目前集装箱装卸机的典型设计模式,应用越来越广泛。