一、 前言

行車是工業現場常用裝備，用來實現貨物在三維空間中的轉運。其中水平面兩個方向的運動分別由大、小車完成，稱為行走系統；垂直方向的運動則由起升機構負責。大多數的行車通過釣鉤與被運物體相連，當被運物體為粉狀時，則需要通過抓料斗，這就是抓斗行車。該類行車在提升部分一般均配置兩臺電機，專門負責升降運動的電機稱為主卷電機，另一臺稱為閉合電機，除了負責抓斗的打開和閉合（丟料和抓料）外，還將配合主卷電機一起出力進行升降運動。

重鋼燒結廠現有抓斗行車均為串級調速加繼電器/接觸器控制方式，故障率高，維護費用及時間均很大，給生產造成不良影響，為此需對其技術改造，而采用變頻調速技術是解決上述問題的關鍵，現以其3#行車技術改造為例介紹有關情況。

二、 電氣系統配置

行車系統機械參數

載重量（含抓斗自重）：20噸 起升高度：25.6米 跨度：31.5米
大車電機： 2* 15KW 小車電機：7.5KW
主卷電機:： 90KW 閉合電機：90KW

行走系統改造配置

大、小車分別選用EMERSON 公司EV2000-4T0300G和EV2000-4T0011G各一臺，分別配置15kw、30kw制動組件各一套，以消耗停車時返回變頻器的能量。由于較為簡單，本文不詳細描述。

主卷/閉合變頻器

對于提升所需變頻器，必須選用高性能矢量控制變頻器，這里選用了愛默生TD3000-4T1320G兩臺，分別控制主卷電機和閉合電機，考慮到系統的長期使用以及可能出現的超載情況，在變頻器選型方面我們相對電機功率放大2檔。由于抓斗上升和下降是由主卷電機和閉合電機共同出力完成，而且在抓料操作時，為了盡可能多抓料，必須使用“點動降”使主卷鋼繩保持松弛，因此，當抓料完成時，主卷鋼繩是松弛的。若兩臺變頻器都為速度控制方式，則不能解決主卷鋼繩和閉合鋼繩的受力平衡問題，容易導致閉合電機、閉合變頻器、閉合鋼繩過載，因此要解決好上述問題，主卷變頻器必須支持速度/轉矩控制在線切換功能，而且閉合電機用變頻器必須有轉矩輸出功能，兩者通過邏輯有效配合方可完成。

速度反饋（編碼器）

為了更好的實現空中起車和轉矩控制功能，本次改造選用配套編碼器，型號為E80H型，線數512P/R，編碼器與電機軸的連接采用軸套式安裝，這種配置可以充分利用TD3000 變頻器 0速200%的力矩以及內置的零伺服功能，確保消除啟/停時的“溜鉤”現象

制動單元和制動電阻

抓斗下降過程中，電機處于發電狀態，再生能量將導致變頻器的直流母線電壓上升到危險電壓，因此制動組件是必須選配的。經驗表明，制動組件配置容量應該相對于變頻器容量適當放大，具體情況與行車起升高度、制動單元的最大制動使用率、電機和變頻器的配置余量以及制動電阻散熱條件等環境因素有關。由于抓斗下降是可能持續較長時間的過程，我們選用的TD3000配套制動組件，該制動組件具備100%ED的制動能力，

PLC

本系統中選用了PLC來實現整個系統的邏輯控制，主要功能如下：

1. 變頻器啟/停控制；
2. 控制抱閘，保證電機軸停止時抱閘才抱住，既不提前，也不延后；
3. 主卷變頻器控制方式切換（速度控制/力矩控制）。
4. 系統安全連鎖功能

a) 行車上各個進出口的門以及操作室的門在打開狀態下，禁止操作。
b) 大、小車軌道兩端設限位開關限制車體超越。
c) 沖頂限位。
d) 各操作手柄未處于零位置時，上電被禁止。
e) 主卷和閉合變頻器中任意一臺變頻器報故障時，兩臺變頻器均立即停止輸出（自由停車），同時抱閘合閘。
f) 任何時刻斷電，系統將立即停止，抱閘合閘。PLC故障時，各操作命令無效（PLC無輸出），這時，抱閘閉合，行車處于安全停止狀態。但不排除PLC誤輸出松閘信號，雖然這種概率極小，一旦出現這種情況，司機可按“急停”按鈕，切斷控制電源，使抱閘閉合。

系統原理圖見圖一。

圖一 提升/抓斗部分系統改造原理圖
三、 參數設置

主卷和閉合用變頻器參數如下：

為保證提升的平穩性，合理選擇加減速方式是非常必要的，實踐證明選用S曲線啟停方式非常適合提升，即：電機剛啟動時以極低速度運行一段時間，其間加速度也較小，然后再以與加速時間相對應的加速度將電機速度提高，接近設定速度時再以較小加速度運行至設定值。減速過程與加速過程類似。這種方式可有效地減小電機啟/停時的沖擊電流。

四、 總結

抓斗行車變頻改造后，很好地解決了主/閉鋼絲繩受力平衡問題，軟啟軟停方式大大降低了起制動時的沖擊電流，再加上變頻器本身具有完善靈敏保護功能，極大地提高了行車運行的可靠性，延長了系統的使用壽命。以下為改造后的有關數據：（以一年前改造的三臺行車為例）

鋼絲繩消耗僅為改造前的20%；
電機從未燒壞，改造前為平均1臺/月；
其它低壓電器及機械設備的壽命也得大大提高；
總維護成本為改造前的10~15%；

實際運行中，主卷和閉合電機二者的運行電流相差僅3A左右，出力均衡度極高，證明TD3000確實是優秀高性能矢量控制型變頻器。

以下是新老系統的各項對比：

重慶正宏自動化控制工程公司 秦玉忠 趙良政
重鋼燒結廠 廖龍祥 丁彤宇
EMERSON網絡能源有限公司 唐愛民(end)