CN109867206A - 天车平移机构冗余控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及天车平移机构冗余控制装置及方法,在2号大车变频器输入主小车、副小车变频器参数并优化辨识,在天车电气梁安装冗余控制装置,在主、副小车平移机构变频器出现故障时,通过切换冗余选择开关,可以实现天车故障平移机构的正常运行。本发明可以在基本不增加设备投资的情况下,实现某个平移机构变频器出现故障不能使用时,该平移机构仍能够继续作业,从而实现对生产的零影响、零冲击,且不会带来任何设备和安全隐患。
Description
技术领域
本专利申请属于天车电气设备和方法技术领域,具体是一种天车平移机构的冗余控制装置及方法。
背景技术
在冶金企业炼钢生产过程中,生产物流的运输和设备的吊运一般是通过天车吊运来实现的。由于控制技术的进步,天车的大车、主小车、副小车等平移机构的位移一般采用的是变频控制,启动、停止比较平滑,对机械设备的冲击小、控制精度高。但是一旦变频器出现故障后,处理难度较大、处理时间较长,需要更换变频器内部元器件或是变频器整体更换,时间一般在3个小时以上。炼钢厂的生产节奏非常紧,一旦某个平移机构变频器出现问题,长时间停机处理对生产的冲击非常大。尤其是作业过程中突然损坏,吊物处于不上不下的中间位置,长时间不能挪开,有可能把整个物流堵死。亟需找到一个可以在平移机构变频器出现故障不能使用后,平移机构仍能够实现连续作业的方法,目前国内天车设计时没有考虑这个问题,实际应用中也没有。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种天车平移机构冗余控制装置及方法,可以在基本不增加设备投资的情况下,实现某个平移机构变频器出现故障不能使用时,该平移机构仍能够继续作业,从而实现对生产的零影响、零冲击,且不会带来任何设备和安全隐患。
为了解决上述问题,本发明所采用的技术方案是:
一种天车平移机构冗余控制装置,包括与线路一端分别连接的2号大车正常运行继电器常开触点、主小车继电器常开触点、副小车继电器常开触点、三位置开关、主小车继电器常开触点、副小车继电器常开触点,其中:
2号大车正常运行继电器常开触点、主小车继电器常开触点、副小车继电器常开触点分别串连大车主令控制器档位触点、主小车主令控制器档位触点、副小车主令控制器档位触点,大车主令控制器档位触点、主小车主令控制器档位触点、副小车主令控制器档位触点均与2号大车原控制电路串接,2号大车正常运行继电器常开触点、主小车继电器常开触点、副小车继电器常开触点与线路另一端之间对应串接2号大车正常运行接触器、主小车接触器、副小车接触器;
三位置开关串联互锁保护,互锁保护的三个相位对应串连2号大车正常运行继电器、主小车继电器、副小车继电器后与线路的另一端连接;
主小车继电器常开触点、副小车继电器常开触点均通过2号大车变频器对应串接2号大车正常运行接触器三相常开触点、主小车接触器三相常开触点、副小车接触器三相常开触点,2号大车正常运行接触器三相常开触点、主小车接触器三相常开触点、副小车接触器三相常开触点对应串接2号大车电机、主小车电机、副小车电机。
本发明技术方案的进一步改进在于:安装位置设置在天车电气梁上。
一种天车平移机构冗余控制方法,利用了上述的冗余控制装置,在天车的大车平移机构中设有两台可独立控制的变频器,分别为用于控制大车平移机构运行的1号大车变频器、用于控制主小车的平移机构和副小车的平移机构运行的2号大车变频器,利用变频器可以设置多组电机参数的特性,在2号大车变频器输入主小车和副小车变频器参数并优化辨识,当主小车变频器或副小车变频器出现故障时,通过冗余控制装置实现电机参数自动切换、控制命令自动切换、输出自动切换。
本发明技术方案的进一步改进在于:具体步骤为:
步骤a、将2号大车变频器的第2套电机参数设置为主小车电机参数并优化辨识,将2号大车变频器的第3套电机参数设置为副小车电机参数并优化辨识;
步骤b、主小车变频器出现故障不能使用时,通过冗余控制装置选择主小车,2号大车变频器电机参数切换到主小车电机参数,主小车主令控制器档位信号控制命令切换到2号大车变频器输入,2号大车变频器输出切换到主小车电机,这时再操作主小车主令控制器时,将会是2号大车变频器工作带动主小车电机工作,从而实现主小车平移机构的动作;
步骤c、副小车变频器出现故障不能使用时,通过冗余控制装置选择副小车,2号大车变频器电机参数切换到副小车电机参数,副小车主令控制器档位信号控制命令切换到2号大车变频器输入,2号大车变频器输出切换到副小车电机,这时再操作副小车主令控制器时,将会是2号大车变频器工作带动副小车电机工作,从而实现副小车平移机构的动作。
由于采用了上述技术方案,本发明取得的有益效果是:本发明通过在2号大车变频器预先设定主小车电机参数和副小车电机参数,并进行优化辨识,在电气梁安装冗余控制装置,实现主小车、副小车平移机构变频器出现故障不能使用时,可以通过切换开关,实现主小车、副小车平移机构的变频运行,对生产实现零冲击、零影响,保证了生产的连续运行。可以后续协调检修时间再对故障机构变频器进行维修。
本发明可以实现主小车变频器、副小车变频器出现故障后,通过切换开关实现快速切换,避免了变频器故障后,机构不能动作,对生产造成的冲击和影响,保证了生产的连续运行。可以实现天车故障平移机构的正常运行。可以避免因为某个平移机构变频器出现故障,长时间不能动作对连续生产的影响,产生最大的经济效益。本发明可以推广到所有安装有变频控制的平移机构的天车上,投资少、实用性强、安全可靠,可推广性强。
附图说明
图1为本发明的冗余控制装置的结构示意图;
其中:
1、2号大车正常运行继电器常开触点;
2、三位置开关;
3、原有的2号大车控制电路;
4、副小车接触器;
5、主小车接触器;
6、互锁保护;
7、副小车继电器;
8、主小车继电器;
9、2号大车正常运行继电器;
10、2号大车正常运行接触器;
11、主小车继电器常开触点;
12、副小车继电器常开触点;
13、主小车继电器常开触点;
14、副小车继电器常开触点;
15、大车主令控制器档位触点;
16、主小车主令控制器档位触点;
17、副小车主令控制器档位触点;
18、2号大车变频器;
19、2号大车正常运行接触器三相常开触点;
20、主小车接触器三相常开触点;
21、副小车接触器三相常开触点;
22、2号大车电机;
23、主小车电机;
24、副小车电机。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
一种天车平移机构冗余控制装置,参见图1,包括与线路一端分别连接的2号大车正常运行继电器常开触点1、主小车继电器常开触点11、副小车继电器常开触点12、三位置开关2、主小车继电器常开触点13、副小车继电器常开触点14,其中:
2号大车正常运行继电器常开触点1、主小车继电器常开触点11、副小车继电器常开触点12分别串连大车主令控制器档位触点15、主小车主令控制器档位触点16、副小车主令控制器档位触点17,大车主令控制器档位触点15、主小车主令控制器档位触点16、副小车主令控制器档位触点17均与2号大车原控制电路3串接,2号大车正常运行继电器常开触点1、主小车继电器常开触点11、副小车继电器常开触点12与线路另一端之间对应串接2号大车正常运行接触器10、主小车接触器5、副小车接触器4;
三位置开关2串联互锁保护6,互锁保护6的三个相位对应串连2号大车正常运行继电器9、主小车继电器8、副小车继电器7后与线路的另一端连接;
主小车继电器常开触点13、副小车继电器常开触点14均通过2号大车变频器18对应串接2号大车正常运行接触器三相常开触点19、主小车接触器三相常开触点20、副小车接触器三相常开触点21,2号大车正常运行接触器三相常开触点19、主小车接触器三相常开触点20、副小车接触器三相常开触点21对应串接2号大车电机22、主小车电机23、副小车电机24。
安装位置设置在天车电气梁上。
一种天车平移机构冗余控制方法,利用了上述冗余控制装置,在天车的大车平移机构中设有两台可独立控制的变频器,分别为用于控制大车平移机构运行的1号大车变频器、用于控制主小车的平移机构和副小车的平移机构运行的2号大车变频器18,利用变频器可以设置多组电机参数的特性,在2号大车变频器18输入主小车和副小车变频器参数并优化辨识,当主小车变频器或副小车变频器出现故障时,通过冗余控制装置实现电机参数自动切换、控制命令自动切换、输出自动切换。
该冗余控制方法,具体步骤为:
步骤a、将2号大车变频器18的第2套电机参数设置为主小车电机参数并优化辨识,将2号大车变频器的第3套电机参数设置为副小车电机参数并优化辨识;
步骤b、主小车变频器出现故障不能使用时,通过冗余控制装置选择主小车,2号大车变频器18电机参数切换到主小车电机参数,主小车主令控制器档位信号控制命令切换到2号大车变频器18输入,2号大车变频器18输出切换到主小车电机,这时再操作主小车主令控制器时,将会是2号大车变频器18工作带动主小车电机工作,从而实现主小车平移机构的动作;
步骤c、副小车变频器出现故障不能使用时,通过冗余控制装置选择副小车,2号大车变频器18电机参数切换到副小车电机参数,副小车主令控制器档位信号控制命令切换到2号大车变频器18输入,2号大车变频器18输出切换到副小车电机,这时再操作副小车主令控制器时,将会是2号大车变频器工作带动副小车电机工作,从而实现副小车平移机构的动作。
考虑到天车大车机构单个变频器容量大于主小车变频器容量、副小车变频器容量,大车两台变频器中的一台变频器独立工作就可带动整个大车机构运行,所以可以在主小车变频器或是副小车变频器出现故障时,用1号大车变频器带动大车机构运行,用2号大车变频器带动主小车机构或副小车机构运行,而不用再额外的备用一台主小车变频器和一台副小车变频器,可以节省十几万的费用,而且由于天车电气梁空间的局限性,也没有位置安装。通过对变频器的研究,可以通过在2号大车变频器预设主小车电机、副小车电机参数,并优化辨识,在2号大车变频器进行电机参数选择设定,在电气梁安装冗余控制装置。当主小车变频器或是副小车变频器出现故障时,通过开关可以实现电机参数自动切换、控制命令自动切换、输出自动切换。从而实现故障平移机构的一键切换,各机构正常运行,实现对生产的零影响。
图1显示,本发明的冗余控制装置包括2号大车正常运行继电器常开触点1,三位置开关(2号大车、主小车、副小车)2,副小车接触器4,主小车接触器5,互锁保护6,副小车继电器7,主小车继电器8,2号大车正常运行继电器9, 2号大车正常运行接触器10,主小车继电器常开触点11,副小车继电器常开触点12,主小车继电器常开触点13,副小车继电器常开触点14,大车主令控制器档位触点15,主小车主令控制器档位触点16,副小车主令控制器档位触点17,2号大车正常运行接触器三相常开触点19,主小车接触器三相常开触点20,副小车接触器三相常开触点21。
图1显示,通过“2号大车、主小车、副小车”三位置开关2经过互锁保护6可以实现选择2号大车正常运行继电器9或是主小车继电器8或是副小车继电器7。
图1显示,原有的2号大车控制电路3的输入回路包括并联的3条支路:第一支路包括串联的2号大车正常运行继电器常开触点1和大车主令控制器档位触点15,第二支路包括串联的主小车继电器常开触点11和主小车主令控制器档位触点16,第三支路包括串联的副小车继电器常开触点12和副小车主令控制器档位触点17。
图1显示,2号大车正常运行继电器常开触点1和2号大车正常运行接触器10线圈串联。主小车继电器常开触点11和主小车接触器5线圈串联。副小车继电器常开触点12和副小车接触器4线圈串联。
图1显示,2号大车变频器18输入回路包括2条支路:第一支路主小车继电器常开触点13,第二支路副小车继电器常开触点14。2号大车变频器18输出回路包括3条支路:第一支路2号大车正常运行接触器三相常开触点19和2号大车电机22串联,第二支路主小车接触器三相常开触点20和主小车电机23串联,第三支路副小车接触器三相常开触点21和副小车电机24串联。
本发明的天车平移机构冗余控制方法,它采用以下步骤进行(以西门子6SE70系列变频器为例):
a. 利用变频器可以设置多组电机参数的特性,将2号大车变频器的第2套电机参数设置为主小车电机参数并优化辨识,将2号大车变频器的第3套电机参数设置为副小车电机参数并优化辨识。
b. 在2号大车变频器18的控制面板设定四个参数:P669.1=0、P669.2=0、
P578=5107、P579=5105,主小车继电器常开触点(13), 副小车继电器常开触点(14)分别接到2号大车变频器EB1的X39、X43,X39、X44端子输入来实现电机参数的选择。
c.冗余控制装置采集输入信号:三位置开关(2号大车、主小车、副小车)2,大车主令控制器档位触点15, 主小车主令控制器档位触点16, 副小车主令控制器档位触点17;输出控制信号:2号大车正常运行接触器三相常开触点19, 主小车接触器三相常开触点20,副小车接触器三相常开触点21。
d.主小车变频器、副小车变频器出现故障时,可以通过切换“2号大车、主小车、副小车” 三位置开关2,实现故障机构正常运行。
本发明应用于邯钢邯宝炼钢厂后,当某个平移机构变频器出现问题后,通过切换“2号大车、主小车、副小车”开关,实现天车的正常使用,避免了长时间停机处理对生产的影响,避免了连续生产的中断,实现了对生产的零影响。
本发明可以应用到所有使用变频器进行平移机构控制的天车上,尤其是连续作业生产线上的天车,通过实施本专利,可以实现对生产的零影响,实现最大的生产效益。本发明投入少,可推广性强,可以在基本不增加投入的情况下,实现天车设备的连续运行,实现对生产的零影响,实现效益最大化。
以炼钢厂为例,安装有30部天车,全部实施本专利,一部车节省两台变频器,节省设备投资费用11万元,30部车可以节省设备投资费用330万元。按每部车每年可以减少2次影响,每次影响时间按3小时计算,每小时效益按3000元计算,则30部天车一年产生的效益为:2*3*3000*30=540000元。如果因为天车平移机构故障影响造成事故停浇,则一次产生的事故损失就高达几十万元。
Claims (4)
1.一种天车平移机构冗余控制装置,其特征在于:包括与线路一端分别连接的2号大车正常运行继电器常开触点(1)、主小车继电器常开触点(11)、副小车继电器常开触点(12)、三位置开关(2)、主小车继电器常开触点(13)、副小车继电器常开触点(14),其中:
2号大车正常运行继电器常开触点(1)、主小车继电器常开触点(11)、副小车继电器常开触点(12)分别串连大车主令控制器档位触点(15)、主小车主令控制器档位触点(16)、副小车主令控制器档位触点(17),大车主令控制器档位触点(15)、主小车主令控制器档位触点(16)、副小车主令控制器档位触点(17)均与2号大车原控制电路(3)串接,2号大车正常运行继电器常开触点(1)、主小车继电器常开触点(11)、副小车继电器常开触点(12)与线路另一端之间对应串接2号大车正常运行接触器(10)、主小车接触器(5)、副小车接触器(4);
三位置开关(2)串联互锁保护(6),互锁保护(6)的三个相位对应串连2号大车正常运行继电器(9)、主小车继电器(8)、副小车继电器(7)后与线路的另一端连接;
主小车继电器常开触点(13)、副小车继电器常开触点(14)均通过2号大车变频器(18)对应串接2号大车正常运行接触器三相常开触点(19)、主小车接触器三相常开触点(20)、副小车接触器三相常开触点(21),2号大车正常运行接触器三相常开触点(19)、主小车接触器三相常开触点(20)、副小车接触器三相常开触点(21)对应串接2号大车电机(22)、主小车电机(23)、副小车电机(24)。
2.根据权利要求1所述的天车平移机构冗余控制装置,其特征在于:安装位置设置在天车电气梁上。
3.一种天车平移机构冗余控制方法,其特征在于:利用了权利要求1或2中的冗余控制装置,在天车的大车平移机构中设有两台可独立控制的变频器,分别为用于控制大车平移机构运行的1号大车变频器、用于控制主小车的平移机构和副小车的平移机构运行的2号大车变频器(18),利用变频器可以设置多组电机参数的特性,在2号大车变频器(18)输入主小车和副小车变频器参数并优化辨识,当主小车变频器或副小车变频器出现故障时,通过冗余控制装置实现电机参数自动切换、控制命令自动切换、输出自动切换。
4.根据权利要求3所述的天车平移机构冗余控制方法,其特征在于具体步骤为:
步骤a、将2号大车变频器(18)的第2套电机参数设置为主小车电机参数并优化辨识,将2号大车变频器的第3套电机参数设置为副小车电机参数并优化辨识;
步骤b、主小车变频器出现故障不能使用时,通过冗余控制装置选择主小车,2号大车变频器(18)电机参数切换到主小车电机参数,主小车主令控制器档位信号控制命令切换到2号大车变频器(18)输入,2号大车变频器(18)输出切换到主小车电机,这时再操作主小车主令控制器时,将会是2号大车变频器(18)工作带动主小车电机工作,从而实现主小车平移机构的动作;
步骤c、副小车变频器出现故障不能使用时,通过冗余控制装置选择副小车,2号大车变频器(18)电机参数切换到副小车电机参数,副小车主令控制器档位信号控制命令切换到2号大车变频器(18)输入,2号大车变频器(18)输出切换到副小车电机,这时再操作副小车主令控制器时,将会是2号大车变频器工作带动副小车电机工作,从而实现副小车平移机构的动作。
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