CN103030066A

CN103030066A - 塔头双臂双吊建筑起重机舱式自动化电气装置

Info

Publication number: CN103030066A
Application number: CN2012100009863A
Authority: CN
Inventors: 黄勇; 王青龙
Original assignee: WUHAN SHEN'AN E&C ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: WUHAN SHEN'AN E&C ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2012-01-04
Filing date: 2012-01-04
Publication date: 2013-04-10

Abstract

目前建筑起重机已经发展出多种产品，除塔头式外，已开发出平头式、动臂式、塔头式双臂双吊式建筑起重机等多种形式，广泛应用于多种场合。塔头式双头双臂式建筑起重机是专门应用在风力发电领域或过江电力塔，比如安装过江塔时，由于是方方正正的塔身，因此可以一次吊升两个结构件，同时安装在塔身上，这样可以节约时间，提高效率，因不需安装两台通常的单吊塔机而节省设备投资。该装置的技术要点在于采用先进的可编程控制器技术与产品，在驱动技术上采用变频技术与产品，DP总线技术，精心编制专用软件，达到了双臂双吊起重机的工艺与使用安全要求。

Description

塔头双臂双吊建筑起重机舱式自动化电气装置

一、技术领域

该装置属于自动化控制技术。

二、背景技术

1、采用先进的可编程控制器技术。

2、采用变频驱动技术，对机构进行调速控制。

3、利用DP总线技术进行远程控制与管理。

三、发明内容

1、采用工业计算机技术，对起升、旋转、变幅三大机构的自动化控制。

该装置采用西门子的可编程控制器S7300系列产品，其中舱式控制室放在地面，内有主站控制器S7300、起升机构变频器、总电源开关、远程视屏监控器及相关的中间执行元器件。

旋转及变幅机械驱动机构都在80～300米高的塔身上，因此，在塔臂的横梁上放置一个户外控制柜，内置一个从站，采用西门子的S7-200/EM277系列产品，并放有旋转机构与变幅机构变频器，及相应的中间执行元器件。

本装置对起升、旋转、变幅三大机构进行控制，提高设备的可靠性，灵活满足各种功能的需要，同时对外部的故障进行监控与管理。

司机室操作台置放在地面，司机室操作台上设置有三个主令开关，其中左边有一个主令开关，分前后、左右方向，分别表示起升1机构的上升下降和变幅1机构的减幅增幅。

中间也有一个主令开关，分左右方向，分别表示回转机构的左右回转。右边也有一个主令开关，也分前后、左右方向，分别表示起升2机构的上升下降和变幅2机构的减幅增幅。

分别描述如下：

1)、两个起升机构分别由两个主令开关控制，分别给出五档速度指令到PLC对应的输入口，分别对应额定速度的10％、30％、50％、70％、100％，两个起升机构分别由两台卷扬75KW电机与减速箱组成，由PLC控制变频驱动起升电机。该两台卷扬电机与减速箱组成的起升机构均放在地面。

2)、旋转机构由两台185N.M力矩电机组成，有一个主令开关开关控制，同时给出三档速度指令到PLC对应的输入口，分别对应额定速度的10％、50％、90％，由PLC控制变频器驱动力矩电机，带动旋转齿轮旋转，从而带动塔身的旋转。

3)、变幅机构由两台11KW变频电机组成，有两个主令开关开关分别控制，分别给出三档速度指令到PLC对应的输入口，分别对应额定速度的10％、50％、90％，由PLC控制变频器驱动力矩电机。

2、采用变频技术即VVVF技术与产品，对起升、旋转、变幅三大机构的驱动与控制。

1)、采用起重专用软件的安川H1000系列的变频器，由于起升机构要求在0HZ时能够提供200％的额定力矩，因此选用矢量闭环控制模式，此模式下，速度偏差在0.01％，同步精度较高。

由于是双起升机构，因此采用了两套此款安川变频器。

2)、对旋转机构，由于采用两台力矩电机，因此采用安川的A1000系列的变频器，选用V/F开环控制模式，在此模式下，可以提供在3HZ的150％的力矩，速度偏差在0.2％。

3)、对变幅机构，采用安川的A1000变频器，选用矢量开环模式，在此模式下，可以提供在0.5HZ的200％的力矩，速度偏差在0.2％。

由于是双臂式，因此采用两台此款安川变频器。

3、采用DP总线通讯方式，将三大运行机构与远程中央控制站联系起来。

DP总线为西门子公司推广并成熟的数据传送方式，该项目设置数据传送的波特率为187.5Kbps，有效传送距离可达1公里，抗干扰性强。

4、采用远程视频监控系统，对三大机构的运行进行监控。

由于司机在地面的司机室内，受视野所限，为安全起见，必须对半空中的起升机构的吊钩、旋转机构及变幅机构进行监控。

5、采用舱式带空调、防护等级为IP65的新型外观设计，满足了室外多种场合的使用要求。

1)、全封闭式舱式控制房，外接电缆连接部分采用航空插头，防水性好，同时又便于安装。

2)、将舱式再分成两部分，将发热的制动电阻置放在外仓内，内置多个风扇，同时根据风向，在外壁上开通风荷叶孔，并与内仓分隔开。

3)、内室装有双制式冷暖空调，保持温度恒定。

四、附图说明

1、图1：DP总线通讯方式，将三大运行机构与远程中央控制站联系

①：控制主站

②：控制从站

①和②通过profibus DP网络实现通讯。

2、图2：现场布置图

①：操作台

②：显示器

③：视频分割器

④：视频通讯

⑤：摄象头1

⑥：摄象头2

⑦：主站PLC S7-300

⑧：DP通讯

⑨：变幅回转柜

⑩：从站pk S7-200

变幅变频器

回转变频器

起升变频器

起升限位、减速开关

变幅限位、减速开关

回转限位开关

重量检测

力矩检测

风速检测

3、图3：塔吊示意图

①：变幅回转柜

②：电气仓

③：司机室

④：起升1机构

⑤：起升2机构

4、图4：S7300的CPU、模块

CPU 313C-2DP带集成数字量输入/输出和PROFIBUS DP主站/从站接口，CPU运算处理时间2us，带有与过程控制功能，可连接单独的I/O设备。具有中、大规模的程序存储容量和数据结构。对二进制和浮点数预算具有较高的处理能力。可用于大规模的I/O配置建立分布式I/O结构。可在环境温度-25℃至+70℃运行，适应于特殊介质负载的环境。

5、图5：安川变频器

全新重负载塔机专用变频器。高性能与高输出，符合最适宜额定规格，感应电机与同步电机可用同一变频器驱动。高性能电流矢量控制，高控制精度，高响应和防振动，高精度转矩控制。低噪音耐环境、长寿命设计。可选多种通信卡，轻松调试，维护简单。可内置丰富的塔机专用起重软件。

6、图6：制动单元

与安川变频器配套使用，同上。

7、图7：视频监控器。

8、图8：西门子S7300、DP总线技术的功能与图片。

①：主站PLC 1电源307-1BA00-0AA0

②：主站PLC 2CPU 313-6CF03-0AB0

③：从站PLC：EM277

④：DP通讯线

9、图9：安川H1000、A1000、PG-X3功能与图片。

①：变频器

②：A相监视信号

③：B相监视信号

④：Z相监视信号

10、图10：软件编程实现运行、抱闸、速度信号的时序。

①：开

②：闭

③：开

④：闭

⑤：闭

⑥：开

⑦：闭

⑧：开

A：运行指令输入

B：运行反馈信号

C：制动器动作

D：速度指令输入

E：电机速度

F：零速信号

11、图11：舱式自动装置外观尺寸图。

①：空调

②：空调出气孔

③：制动电阻

12、图12：内部元件布置示意图。

①：变频器

②：变频器

③：制动单元1

④：制动单元2

⑤：制动单元3

⑥：制动单元4

13、图13：内部元件布置示意图。

①：变频器

②：空气开关

③：接触器

④：断路器1

⑤：断路器2

⑥：断路器3

⑦：断路器4

⑧：断路器5

⑨：接触器

⑩：接触器

14、图14：系统设计框图。

①：主站保护信号

②：操作信号

③：报警显示

④：S7-300PLC

⑤：从站保护信号

⑥：S7-200PLC

⑦：电源

⑧：变频器

⑨：变频器

五、具体实施方式

1、根据双臂双吊起重机的工艺要求，进行系统分析，规划与选配硬件与软件。

2、根据起重机的安全规范与标准，具体设计电气原理及电气仓的结构。

3、编制软件程序，满足现场起重机的各项功能与要求。

4、组织与生产该装置，编制模拟试验大纲并进行出厂前测试。

5、与机械生产厂家一道配合，带负载进行测试。

6、在实际吊装现场，进行设备联机调试。

Claims

1.采用工业计算机技术即可编程控制器技术与产品，对起升、旋转、变幅三大机构的进行自动程序控制。

2.采用变频技术即VVVF技术与产品，对起升、旋转、变幅三大机构的驱动进行控制。

3.采用DP总线通讯方式，将三大运行机构与远程中央控制站联系起来。

4.采用远程视频监控系统，对三大机构的运行进行监控。

5.采用舱式、带空调、防护等级为IP65的新型外观设计，满足了室外多种场合的使用要求。