CN109734000A - 一种天车无人化系统变频传动控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天车无人化系统变频传动控制的方法，属于无人天车设备技术领域。技术方案是：包含四个步骤：天车控制模式切换、天车主钩变频控制下的弱磁调速、大小车变频传动性能优化、主钩旋转及夹臂电机变频控制。本发明的有益效果是：实现了天车运行的多种控制方式，提升电机最高转速，提高了天车工作效率，有效的抑制了主钩在天车运行时的摆动角度，达到了天车的精确定位；主钩旋转时通过对变频器加减速斜坡设定调节可有效抑制由旋转引起的钩头摆动；夹臂电机通过变频控制实现了夹臂开、合时夹臂宽度的精确定位。本发明通过对传动系统的合理设计与配置以及变频调速的优化，提高了天车无人系统的控制性能。

Description

一种天车无人化系统变频传动控制的方法

技术领域

本发明涉及一种天车无人化系统变频传动控制的方法，属于无人天车设备技术领域。

背景技术

无人值守天车技术是一种先进的天车控制方式，无人天车技术对天车相关技术设备及其控制方式要求很高，其中，变频传动控制系统作为无人值守天车平稳运行的重要因素——在天车工作效率提升方面突显其重要地位。无人天车传动系统的控制方式往往都是通过PLC控制器的DP网络通讯对变频器进行控制，而这种单一的控制方式在库区某一台天车控制系统出现故障时会影响整个库区天车的整体运行，增加天车事故时间，对无人天车的效率产生一定的影响。无人天车大车一般采用一拖四的控制方式（一台变频器拖动4台电机），大、小车电机与减速机及轮毂难以分离通常只通过变频器对电机进行静态辨识，这样的控制方式使得传动控制精度不高、响应特性差，而无人天车在自动运行时对主钩摆角控制及定位控制精度要求较高，这就要求大、小车在自动运行时传动特性要好，响应要快，因此这样的控制方式制约着无人天车自动运行时钢卷的精确定位。高效率的吊卸作业是无人天车最显著的特性之一，天车在自动吊装作业中主钩升降占了吊卸周期的近一半时间，因此合理的对主钩提速会大大提高天车的工作效率。

另外，无人天车的主钩旋转电机一般通过接触器控制，通过限位检测开关进行角度控制，旋转时吊具摆动幅度大角度控制精度不高；夹臂电机往往也是通过接触器控制力矩电机，这使得夹臂控制精度不高并且在天车自动运行取卷过程中易造成钢卷的碰伤与夹伤。

发明内容

本发明目的是提供一种天车无人化系统变频传动控制的方法，使传动系统满足无人天车的需要，达到无人天车的控制精度，提高了天车工作效率，有效避免由于传动精度控制不够造成的钢卷夹伤、碰伤的事故，解决已有技术存在的上述问题。

本发明采用的技术方案是：

一种天车无人化系统变频传动控制的方法，包含四个步骤：天车控制模式切换、天车主钩变频控制下的弱磁调速、大小车变频传动性能优化、主钩旋转及夹臂电机变频控制；

步骤一、天车控制模式切换

在驾驶室内设置模式切换开关，对无人天车传动系统的控制模式进行快速切换，驾驶室内模式切换开关通过继电器的输出控制变频器DI点；当选择维修模式时，该DI点为高电平；当选择正常模式时，该DI点为低电平；维修模式下，传动系统由变频器DI端子进行控制；在正常模式下，变频器由PLC通过DP通讯控制；在正常模式下，驾驶室内设有自动\手动选择开关，当选择自动模式时，天车将自动执行作业，此时天车由PLC发出运行指令，平移机构运行速度及传动斜坡则有摆角控制器根据摆角仪的角度检测生成，由摆角控制器将速度发送给PLC，再通过DP通讯将速度发送给变频器进行主钩摆动角度调节；当选择手动模式时，通过驾驶室操作杆对天车进行手动操作。

步骤二、天车主钩变频控制下的弱磁调速，具体如下：

①主钩电机选用变频异步电动机，送电后首先进行静态辨识，从而准确的获取电机参数，建立精确的电机数学模型，再进行动态辨识，计算出磁化曲线及系统的转动惯量，进行速度环优化；

②通过调试软件监示电机在重载下的特性曲线，尤其在电机重载提升时加减速阶段及额定转速下运行时的电机电流、转矩；

③在电机调速范围内进行弱磁升速，主钩电机在天车额定负载下完成，获得电机在重载下的最高转速；

④将此时的最高转速输入到变频器参数P69.1最大速度，作为电机最高转速，将天车主钩最高运行速度比设计速度提高20%-30%；

步骤三、大小车变频传动性能优化

无人天车的大车电机采用一拖二主从控制，无人天车的大车行走由4台电机驱动，前面一侧两个电机由一台变频器控制，后面一侧两个电机由另一台变频器控制，两个电机之间采用主从转矩控制；

无人天车的大、小车变频器采用带编码器的TDC控制方式，通过变频器的PI调节，获取电机的快速响应特性；大、小车在运行中，在低速区进行摆角控制，角度控制器以电机额定转速的2%--3%方波速度给定；

步骤四，主钩旋转及夹臂电机变频控制

无人天车的主钩旋转、夹臂电机，采用变频控制，主钩旋转时通过变频器的斜坡控制，有效抑制由旋转引起的钩头摆动；夹臂开合通过变频控制，实现夹臂开、合时夹臂宽度的精确定位。

本发明的有益效果是：通过驾驶室内模式选择开关进行控制模式的快速切换，实现了天车运行的多种控制方式；天车在自动作业中主钩速度对天车效率尤为重要，通过对主钩电机实施弱磁调速，提升电机最高转速，提高了天车工作效率；通过变频器对天车大、小车的控制以及性能优化实现了传动系统的高响应性，有效的抑制了主钩在天车运行时的摆动角度，达到了天车的精确定位；天车主钩旋转、夹臂控制电机采用了变频控制，主钩旋转时通过对变频器加减速斜坡设定调节可有效抑制由旋转引起的钩头摆动；夹臂电机通过变频控制实现了夹臂开、合时夹臂宽度的精确定位。本发明通过对传动系统的合理设计与配置以及变频调速的优化，提高了天车无人系统的控制性能。

附图说明

图1是本发明实施例系统图；

图2是本发明实施例的控制流程图。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

在实施例中，天车驾驶室装有正常\维修模式选择开关，通过驾驶室内选择开关灵活的进行大、小车及主钩的控制模式切换，在大车主及小车变频器上分别设定变频器参数p11.02（控制地选择）为DI5，在主钩变频器上设定变频器参数P10.20（第二控制地选择）为DI5，可把变频器DI端子第五位即DI.05设置为第一控制地源和第二控制地源的选择指令。驾驶室模式切换开关通过控制变频器第五位端子DI.05的输入实现模式切换，从而实现了变频器的端子与DP网络控制。

为提高无人天车效率主钩电机在负载允许条件下实施弱磁调速：

通过DriveWindow 2.40调试软件监示记录电机在额定负载下的运行状态曲线，尤其电机在天车额定重载提升加速过程及最高速运行时的电机电流、转矩及转速曲线，为获取电机重载下更高的转速，根据电机电流与转矩情况，在电机调速范围内进行弱磁升速，作此优化时主钩电机需要在天车额定负载下完成，在主钩变频器上设定变频器参数P20.3（最大输出电流）为2倍电机额定电流，参数P20.4（最大正向输出转矩）为260%，参数P20.4（最大反向输出转矩）为-260%，然后在主钩变频器上将变频器参数P69.2（正向加速时间）、P69.3（反向加速时间）、P69.4（正向减速时间）、P69.5（反向减速时间）分别设定为3S，参数P20.1（最大正向速度限幅值）、P20.2（最大反向速度限幅值）分别设定为1.5、-1.5倍电机额定转速值，调试过程中不断提高电机转速设定值，用DriveWindow 2.40调试软件监视电机实际转速、转矩与电流值，当最大转矩、电流接近限幅值（额定值的260%）时，记录下此时的转速设定值（一般≥额定转速的130%），作为电机在额定负载下的最高运行转速，在主钩变频器上设定变频器参数P69.1（最大速度）为以上获得的电机最高运行转速，在正常模式下，当PLC控制器向变频器发出100%转速时，变频器将运行在P69.1的设定速度。这种方法将天车主钩全速运行时的线速度比设计速度提高30%以上，为确保天车系统的稳定性在此项目中将变频器参数P69.1设定为电机额定转速的120%，这样把天车主钩的额定速度提高了20%。

无人天车的大、小车电机做完简易动态辨识后对传动装置进行速度环手动调节，天车大、小车在正常运行时属于重载运行，电机惯性大、电机转速超调量高，在电机带载状态下运行电机，此时在大车主及小车变频器上将变频器电机斜坡参数P22.02、P22.03设定为天车自动运行时角度控制器产生的最小斜坡8S，通过DriveWindow 2.40调试软件监示电机的设定速度、实际速度、实际转矩曲线，根据调试人员经验在变频器上调节变频器参数P23.01（增益）、P23.02（积分时间）、P23.03（微分时间）、P23.04（加速补偿微分时间）对电机速度环进行手动微调，从而提高电机响应性，尽量减小速度曲线的超调量，最后在变频器上再将电机斜坡参数P22.02（加速时间）、P22.03（减速时间）恢复到原来设定值5S。这样可使大、小车在自动运行时传动特性更加平稳。

在大、小车变频器上对电机抱闸进行设定，在大、小车变频器上设定变频器参数P42.01（抱闸激活）为ON激活制动功能,P42.04（闭合延时）为0.5S、P42.05（制动器闭合速度）为10rmp，先将参数P42.04（抱闸闭合延时）设定为0.5S, 通过DriveWindow 2.40调试软件记录电机停止时速度由10rpm/min至零速的时间，再将此时间值设定到该变频器参数P42.04中，这样确保天车在刚好到达零速时制动器闭合，这样既避免了停车引起的勾头摆动，又实现了天车的精确定位。

无人天车的主钩旋转、夹臂电机采用变频控制，主钩旋转变频器通过调节变频器加减速斜坡参数P22.02（加速时间）、P22.03（减速时间），减小了主钩旋转过程中的摆动角度，在变频器上设定参数P21.04（直流抱闸功能）为YES激活直流制动功能、P21.05（直流抱闸速度）为10rmp、P21.06（直流抱闸电流）为30%，同时在变频器上设定电机参数P42.01（抱闸功能）为ON激活制动功能,P42.04（闭合延时）为0.5S、P42.05（制动器闭合速度）为10rmp，采用这种制动控制方式可使主钩角度误差≤0.2°；在夹臂控制电机输出轴上安装测量夹臂开度的绝对值型旋转编码器，在两侧夹臂安装激光对射型加紧检测开关，天车自动运行时夹臂动作的减速信号及打开停止信号根据PLC程序检测的夹臂开度值发出，即实际值距目标值200mm时电机减速，夹钳打开时开度达到目标值时动作停止。在夹臂的加紧过程停止信号由PLC程序采集夹臂两侧加紧开关信号给出，即当夹臂两侧加紧信号同时触发时关闭动作停止，在夹臂控制变频器上设定变频器参数P21.04（直流抱闸功能）为YES激活直流制动功能、P21.05（直流抱闸速度）为10rmp、P21.06（直流抱闸电流）为30%，同时在变频器上设定电机参数P42.01（抱闸功能）为ON激活制动功能,P42.04（闭合延时）为0.5S、P42.05（制动器闭合速度）为10rmp，采用这种制动控制方式可使夹臂开度偏差≤5mm。

本发明实施例的具体技术方案如下：

硬件设备：

一、无人值守天车的传动控制设备，包括ACS800标准固件变频器、ACS800提升固件变频器、PLC控制器、主钩变频电机、主钩电机减速机、小车SEW减速电机，大车SEW减速电机、用于主钩旋转及夹臂控制的普通三相异步电机、继电器、接触器、热继电器，天车自动运行时检测吊钩摆动的摆角仪与摆角控制器，用于检测夹臂开度的激光测距。在本发明中添加了用于模式切换的选择开关、用于大车主从控制的主从光纤模块及光纤、检测主钩旋转角度的旋转编码器、检测夹臂加紧状态的激光对射型检测开关以及吊具旋转、夹臂控制变频器。

二、无人值守天车电气室装有电源进线柜、PLC柜、传动变频柜；在天车驾驶室装有天车操作台。传动变频柜包括小车变频器柜、大车主变频器柜、大车从变频器柜、主钩变频器柜、吊具旋转变频器柜、夹臂控制变频器柜。每个变频器（除大车从变频器）装有DP通讯模块，天车操作台所有输出信号先经过硬线连接控制PLC柜的继电器，再通过继电器的输出将信号分别发送给PLC的输入I点及变频器的DI输入点。在正常模式下变频器由PLC控制器通过DP网络控制，在维修模式下则由变频器DI端子的输入直接控制变频器。实现变频调速，其系统控制结构如图1所示。

本发明控制方法：

包括以下四个部分：天车控制模式切换应用、天车主钩变频控制下的弱磁调速、大小车变频传动设计及性能优化、主钩旋转及夹臂电机变频控制，如图2所示。

一、天车控制模式切换

在天车驾驶室装有正常\维修模式选择开关，通过选择开关进行大车主、小车及主钩的控制模式切换。

1.进行硬件配置，将天车驾驶室内的模式选择开关信号连入PLC柜的模式继电器，当选择正常模式时模式继电器得电，当选择维修模式时模式继电器失电。每个变频器２４Ｖ电平通过该模式继电器控制每个变频器DI端子输入点的第五位DI.05。驾驶室大、小车及主钩操作杆各有4个档位，将这些档位信号连入PLC柜控制继电器，在手动模式时，每个档位控制的继电器信号直接进入PLC模块DI点，PLC再根据档位控制变频器的启停及速度。在维修模式时，设有1档位控制，每个变频器２４Ｖ电平通1档档位控制的继电器信号接入变频器的DI端子，在大车主、小车变频器上把正、反向档位的继电器信号分别接入DI端子的第一位与第二位，在主钩变频器上把正、反向档位的继电器信号分别接入DI端子的第三位与第四位。

2.进行控制地源的设定，在大车主及小车变频器上分别设定变频器参数p11.02（控制地选择）为DI5，在主钩变频器上设定变频器参数P10.20（第二控制地选择）为DI5，可把变频器DI端子第五位即DI.05设置为第一控制地源和第二控制地源的选择指令。

3.在变频器上进行参数设定满足两种控制源的控制要求：

①大、小车用的是ACS800标准固件变频器，在维修模式DI.05端子处于低电平时，选择控制地源为一，在大车主、小车变频器上设定变频器参数P10.01（第一控制地源）为DI1 FDI2 R、P12.01（恒速选择）为DI3、P12.02（恒速给定）为维修模式的速度设定值，在手动、自动模式DI.05端子处于高电平，选择控制地源为二，在大车主、小车变频器上设定变频器参数P10.02（第二控制地源）为COWW.CW、P11.06（第二控制地速度源）为COMM.REF,在该源中变频器的启停及速度给定由PLC通过PROFIBUS-DP给出。

②主钩电机用的是ACS800提升机固件变频器控制，在维修模式DI.05端子当处于低电平时，在主钩变频器上设定变频器参数P64.01（ Stand Alone选择）为TRUE、P64.13（分级给定）为维修模式主钩的速度设定值、P64.10（控制类型）设定为STEP RADIO、正、反转指令由变频器输入端子DI.03、DI.04控制（提升固件默认设定）；在正常模式DI.05点处于高电平时，在主钩变频器上设定变频器参数p64.17（第二控制地控制类型）为FB JOYSTICK,此时变频器启停与速度给定由PLC通过PROFIBUS-DP给出。

二、天车主钩变频控制下的弱磁调速

主钩电机在负载允许条件下实施弱磁调速，主钩电机采用的是佳木斯的变频电机，通过减速机与钢丝绳卷筒相连接，电机控制采用的是带编码器的TDC（直接转矩控制）控制方式。天车主钩属于重载设备，为确保变频装置不出现过流在选型上容量一般比电机大至少两级。

1.对主钩变频器进行参数设定及速度环优化，首先对变频器常规参数进行设定，然后再对电机进行静态辨识从而准确的获取电机内部参数，以建立精确的电机数学模型，再将主钩电机与减速机接轴脱开无负载下进行电机动态辨识，精确的计算出磁化曲线，及系统的转动惯量，在变频器上手动调节变频器参数P23.1（增益）、P23.2（积分时间）对变频器速度环PI进行优化，以提高传动响应性。

2.获取电机额定负载下的最高转速，通过DriveWindow 2.40调试软件监示记录电机在额定负载下的运行状态曲线，尤其电机在天车额定重载提升加速过程及最高速运行时的电机电流、转矩及转速曲线。为获取电机重载下更高的转速，根据电机电流与转矩情况，在电机调速范围内进行弱磁升速，作此优化时主钩电机需要在天车额定负载下完成，在主钩变频器上设定变频器参数P20.3（最大输出电流）为2倍电机额定电流，参数P20.4（最大正向输出转矩设定）为260%，参数P20.4（最大反向输出转矩）设定为-260%，然后在主钩变频器上将变频器参数P69.2（正向加速时间）、P69.3（反向加速时间）、P69.4（正向减速时间）、P69.5（反向减速时间）分别设定为3S，参数P20.1（最大正向速度限幅值）、P20.2（最大反向速度限幅值）分别设定为1.5、-1.5倍电机额定转速值，调试过程中不断提高电机转速设定值，用DriveWindow 2.40调试软件监视电机实际转速、转矩与电流值，当最大转矩、电流接近限幅值（额定值的260%）时，记录下此时的转速设定值（一般≥额定转速的130%），作为电机在额定负载下的最高运行转速。在主钩变频器上设定变频器参数P69.1（最大速度）为以上获得的电机最高运行转速，在正常模式下，当PLC控制器向变频器发出100%转速时，变频器将运行在P69.1的设定速度。这种方法将天车主钩全速运行时的线速度比设计速度提高30%以上，为确保天车系统的稳定性在此项目中将变频器参数P69.1设定为电机额定转速的120%，这样把天车主钩的额定速度提高了20%。

三、大小车变频传动设计及性能优化

无人天车的大、小车变频器控制采用的是带编码器的TDC控制方式，通过传动的合理配置及调试过程中的速度环优化提高传动响应性实现天车精确定位与摆角控制。

1.对天车大、小车电机变频控制进行配置，天车小车由两台电机驱动，变频控制采用了一拖二的控制方式（即一台变频器控制两台电机）；天车大车有4台电机驱动，前面一侧两台电机由一台变频器控制，作为主站，后面一侧两台电机由一台变频器控制，作为从站。主、从变频器安装光纤适配器(RDCO-02)，通过光纤连接进行数据通讯。

2.对天车大、小车电机进行热保护，由于大、小车采用一拖二控制方式，在变频器下口各个电机线安装热继电器，在热继电器上设定动作电流为1.5倍电机额定电流，动作时间设定为15S，用每个变频器下口的两个热继电器的闭点信号串联控制一组过流继电器，再将继电器的输出信号接到该变频器的DI.03端子，在变频器上设定变频器参数P30.03（外部故障）为DI.3作为变频器外部故障信号，当变频器下口的任一台电机出现故障时，变频器会显示故障报警，这样可确保天车大、小运行时两个电机同步工作。

3.配置变频器参数并进行速度环优化，首先根据传动配置及控制要求在大、小车变频器上进行常规变频器参数设定。再通过变频器对大车主、从及小车电机进行静、动态辨识。各个变频器通过按下操作面板本地控制按键，在本地控制下，在变频器上设定变频器参数P99.10（电机辨识类型）为ID MAGN,按下电机启动按键，进行电机静态辨识，电机在静止状态下励磁 20 ~60s来计算电机模型。天车大、小车电机一般选用的是SEW减速电机，即减速机与电机一体，电机与轮毂壁挂式连接，电机无法与设备去偶，在这种情况下可对电机进行简化动态辨识，先用千斤顶将变频器辨识侧所带电机的轮毂顶起脱开轨道，然后在变频器上设定变频器参数P99.10为REDUCED，按下电机启动按键，变频器通过运行电机对速度环进行自动优化。然后在电机带载情况下对大、小车进行速度环手动调节。天车大、小车在正常运行时属于重载运行，电机惯性大、电机转速超调量高，在电机带载状态下运行电机，此时在大车主及小车变频器上将变频器电机斜坡参数P22.02（加速时间）、P22.03（减速时间）设定为天车自动运行时角度控制器产生的最小斜坡8S，通过DriveWindow 2.40调试软件监示电机的设定速度、实际速度、实际转矩曲线，根据调试人员经验在变频器上调节变频器参数P23.01（增益）、P23.02（积分时间）、P23.03（微分时间）、P23.04（加速补偿微分时间）对电机速度环进行手动微调，从而提高电机响应性，尽量减小速度曲线的超调量，最后在变频器上再将电机斜坡参数P22.02、P22.03恢复到原来设定值5S。

4.对大车进行主、从站通讯配置，主站接受变频器外部指令，包括PLC通过DP通讯发送的指令及变频器DI输入端子的控制指令；主机通过一个光纤串行通讯链路来控制从机。在大车主机变频器上设定变频器参数P60.01（主从选择）为MASTER、P60.07（主从速度控制源）为202、P60.08（主从转矩控制源）为213，在大车从机变频器上设定变频器参数P10.02（第二控制地源）为COMM.CW、P11.02（控制地选择）为EXT2、P11.06（第二控制地速度给定）为COMM.REF、P16.01为COMM.CW、P16.04（运行使能）为COMM.CW、P60.01（主从选择）为FOLLOWER、P60.02（给定值）为ADD、P60.03（窗口控制）为YES、P60.04(窗口控制正值)为10.0rpm、P60.05(窗口控制负值)为10.0rpm，采用这种ADD主从控制方式实现了天车同步运行时的负载平衡，达到了主从速度同步的控制要求。

5.通过变频器对电机抱闸控制进行设定，在大、小车变频器上设定变频器参数P42.01（制动功能）为ON激活制动功能,P42.04（闭合延时）为0.5S、P42.05（制动器闭合）速度为10rmp，然后将抱闸闭合延时参数P42.04设定为0.5S, 通过DriveWindow 2.40调试软件记录电机停止时速度由10rpm/min至零速的时间，再将此时间值设定到该变频器参数P42.04中，这样确保天车在刚好到达零速时制动器闭合，这样既避免了停车引起的勾头摆动，又实现了天车的精确定位。

四、主钩旋转及夹臂电机变频控制

无人天车的主钩旋转及夹臂控制采用变频器控制普通三相异步电机。

1.主钩旋转变频控制，主钩旋转变频器由PLC通过DP网络进行控制，手动模式下，通过驾驶室操作杆正、反转指令经PLC向变频器发送启停指令及速度给定，自动模式时PLC设定夹钳自动运行指令，由PLC向变频器发送启停指令及高低速两速给定。首先对变频器进行常规参数设定，然后在主钩旋转变频器上调节变频器加减速斜坡参数P22.02（加速时间）、P22.03（减速时间），直到吊具由于旋转启停造成的摆动幅度达到自动控制要求；其次为达到旋转角度的精确定位激活直流制动功能，在变频器上设定参数P21.04（直流制动功能）为YES激活直流制动功能、P21.05（直流抱闸速度）为10rmp、P21.06（直流抱闸电流）为30%，同时在变频器上设定电机抱闸参数P42.01为ON激活制动功能,P42.04（闭合延时）为0.5S、P42.05（制动器闭合速度）为10rmp，采用这种制动控制方式可使主钩角度误差≤0.2°，达到天车自动运行的控制要求。

2.夹臂变频控制，夹臂变频器由PLC通过DP网络控制，手动模式下，通过驾驶室操作杆开、关指令由PLC向变频器发送启停指令及速度给定，自动模式时PLC根据夹钳自动动作要求由PLC向变频器发送启停指令及高低速两速给定。首先在夹臂控制电机输出轴上安装测量夹臂开度的绝对值型旋转编码器，在两侧夹臂安装激光对射型加紧检测开关，天车自动运行时夹臂动作的减速信号及打开停止信号根据PLC程序检测的夹臂开度值发出，即实际值距目标值200mm时电机减速，夹钳打开时开度达到目标值时动作停止。在夹臂的加紧过程停止信号由PLC程序采集夹臂两侧加紧开关信号给出，即当夹臂两侧加紧信号同时触发时关闭动作停止。其次再对变频器进行常规参数设定，然后通过变频器激活电机直流制动功能，在夹臂控制变频器上设定变频器参数P21.04（直流制动功能）为YES激活直流制动功能、P21.05（直流抱闸速度）为10rmp、P21.06（直流抱闸电流）为30%，同时在变频器上设定电机参数P42.01（制动功能）为ON激活制动功能,P42.04（闭合延时）为0.5S、P42.05（制动器闭合速度）为10rmp，采用这种制动控制方式可使夹臂开度偏差≤5mm。

本发明应用在某冷轧薄板厂中间库，库区无人值守天车系统的传动控制采用了本发明的传动控制方法，天车的控制模式通过变频器的应用实现了维修模式、手动模式、自动模式的控制方式，天车在正常作业时为自动模式根据二级工单执行天车对钢卷的自动下线、倒库、上线功能；当天车进行非计划吊装作业时采用手动模式，操作工可在驾驶室执行人工的吊装作业；当天车的一级控制系统出现故障时，可选择维修模式，天车工可将事故天车移至维修区域进行检修，保证了整个库区其它天车的正常作业。库区主钩采用了超频控制，将主钩的提升速度由原来的10m/min提高到12m/min，把天车的每个自动吊卸循环时间减少了25s左右，大大提高了天车的工作效率。天车大小车采用了一拖二的变频控制，两个大车变频器之间采用了主从控制，控制方式为带编码器的DTC（直接转矩控制），通过对变频调速的合理应用及优化，有效抑制了主钩自动运行时的角度摆动，满足了无人天车的精确定位。天车主钩旋转及夹臂控制采用了本方法的变频控制，有效避免了由于传动精度控制不够造成的钢卷夹伤、碰伤的事故。通过本方案的实施使传动系统满足了无人天车的需要，既达到无人天车的控制精度，又提高了天车工作效率。

Claims (2)

1.一种天车无人化系统变频传动控制的方法，其特征在于：包含四个步骤：天车控制模式切换、天车主钩变频控制下的弱磁调速、大小车变频传动性能优化、主钩旋转及夹臂电机变频控制；

步骤一、天车控制模式切换

在驾驶室内设置模式切换开关，对无人天车传动系统的控制模式进行快速切换，驾驶室内模式切换开关通过继电器的输出控制变频器DI点；当选择维修模式时，该DI点为高电平；当选择正常模式时，该DI点为低电平；维修模式下，传动系统由变频器DI端子进行控制；在正常模式下，变频器由PLC通过DP通讯控制；在正常模式下，驾驶室内设有自动\手动选择开关，当选择自动模式时，天车将自动执行作业，此时天车由PLC发出运行指令，平移机构运行速度及传动斜坡则有摆角控制器根据摆角仪的角度检测生成，由摆角控制器将速度发送给PLC，再通过DP通讯将速度发送给变频器进行主钩摆动角度调节；当选择手动模式时，通过驾驶室操作杆对天车进行手动操作；

步骤二、天车主钩变频控制下的弱磁调速，具体如下：

①主钩电机选用变频异步电动机，送电后首先进行静态辨识，从而准确的获取电机参数，建立精确的电机数学模型，再进行动态辨识，计算出磁化曲线及系统的转动惯量，进行速度环优化；

②通过调试软件监示电机在重载下的特性曲线，尤其在电机重载提升时加减速阶段及额定转速下运行时的电机电流、转矩；

③在电机调速范围内进行弱磁升速，主钩电机在天车额定负载下完成，获得电机在重载下的最高转速；

④将此时的最高转速输入到变频器参数P69.1最大速度，作为电机最高转速，将天车主钩最高运行速度比设计速度提高20%-30%；

步骤三、大小车变频传动性能优化

无人天车的大车电机采用一拖二主从控制，无人天车的大车行走由4台电机驱动，前面一侧两个电机由一台变频器控制，后面一侧两个电机由另一台变频器控制，两个电机之间采用主从转矩控制；

无人天车的大、小车变频器采用带编码器的TDC控制方式，通过变频器的PI调节，获取电机的快速响应特性；大、小车在运行中，在低速区进行摆角控制，角度控制器以电机额定转速的2%--3%方波速度给定；

步骤四，主钩旋转及夹臂电机变频控制

无人天车的主钩旋转、夹臂电机，采用变频控制，主钩旋转时通过变频器的斜坡控制，有效抑制由旋转引起的钩头摆动；夹臂开合通过变频控制，实现夹臂开、合时夹臂宽度的精确定位。

2.根据权利要求1所述的一种天车无人化系统变频传动控制的方法，其特征在于：所述步骤二中，通过DriveWindow 2.40调试软件监示记录电机在额定负载下的运行状态曲线；在主钩变频器上设定变频器参数P20.3最大输出电流，为2倍电机额定电流，参数P20.4最大正向输出转矩，为260%，参数P20.4最大反向输出转矩，为-260%，然后在主钩变频器上将变频器参数P69.2正向加速时间、P69.3反向加速时间、P69.4正向减速时间、P69.5反向减速时间分别设定为3S，参数P20.1最大正向速度限幅值、P20.2最大反向速度限幅值分别设定为1.5、-1.5倍电机额定转速值；调试过程中不断提高电机转速设定值，用DriveWindow 2.40调试软件监视电机实际转速、转矩与电流值，当最大转矩、电流接近限幅值时，也就是额定值的260%时，记录下此时的转速设定值，作为电机在额定负载下的最高运行转速，在主钩变频器上设定变频器参数P69.1最大速度，为以上获得的最高运行转速。