CN110277948B - 一种桥梁检修车变频转工频控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥梁检修车变频转工频控制系统及方法，属于桥梁安全检测领域。该系统包括变频控制系统和工频控制系统；所述变频控制系统包括：电源输入、纠偏系统、变频器、控制器PLC、接触器、断路器、选择开关、中间继电器控制按钮、行程开关和传感器；所述工频控制系统包括：电源输入、手动纠偏按钮、选择开关、接触器和断路器；所述电源输入为发电机供电或动力电池供电；所述纠偏系统包括：控制器PLC、编码器、变频器和行程开关。本发明实现了工/变频自由转换，提供了控制的多样性；为紧急情况下检修车的移动提出了新的解决办法，避免了因检修车变频故障造成人员滞留的情况发生。

Description

一种桥梁检修车变频转工频控制系统及方法

技术领域

本发明属于桥梁安全检测领域，涉及一种桥梁检修车变频转工频控制系统及方法。

背景技术

对于桥梁检修车的控制系统，一般存在两种控制方式，1.工频控制方式，检修车的电机主要靠工频驱动，在驱动过程中容易出现运行不稳，桁架左右驱动电机运行不同步，检修车行走出现误差，该控制方式常用于桁架长度较短且不需要自动纠偏的系统中；2.变频驱动方式，检修车电机通过变频器控制驱动电机，可以实现检修车的无极调速，使检修车运行平稳，并通过控制器、编码器、变频器联动实现左右行走机构自动纠偏，减小桁架左右误差。由于检修车是在户外工作且使用间隔时间较长，变频器易受户外粉尘、潮湿和长时间不使用的影响，发生故障。由于检修车是载人作业设备，当发生故障不能移动易造成检修人员被困。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种桥梁检修车变频转工频控制系统及方法，实现工/变频驱动的自由转换，提高检修车运行的平稳性，当变频控制系统出现故障检修车不能移动时，可通过变频转工频使检修车正常移动，从而避免人员在工作中被困的情况发生。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种桥梁检修车变频转工频控制系统，包括变频控制系统和工频控制系统；

所述变频控制系统包括：电源输入、纠偏系统、变频器、控制器PLC、接触器、断路器、选择开关、中间继电器控制按钮、行程开关和传感器；

所述工频控制系统包括：电源输入、手动纠偏按钮、选择开关、接触器和断路器；

所述电源输入为发电机供电或动力电池供电；

所述纠偏系统包括：控制器PLC、编码器、变频器和行程开关。

一种桥梁检修车变频转工频控制方法，该方法包括以下步骤：

S1：启动前准备：首先确认检修车的电源输入种类，即检修车是使用发电机供电还是动力电池供电；

根据电源种类，检查发电机是否正常，发电机燃料是否充足；

或者检查动力电池电量是否充足，电池状态是否健康；

当电源检查无问题后对检修车进行上电；

S2：检修车变频行走、纠偏：完成上电前检查后即可对检修车上电，上电时需要操作者合上断路器1QF1、1QM1、2QF1、3QF1，断路器合上后控制系统会对检修车状态进行自检，当控制系统自检完成后，操作者就对检修车进行操作；检修车行走控制默认是变频控制，只有当检修车变频出现问题时控制系统才会将变频转换为工频控制；

变频控制时，操作者需要打开钥匙开关2SB1，系统启动，即完成对变频器主电路上电，系统上电完成后，按下直线对正按钮3SB1，对控制系统编码器进行复位操作；控制检修车直线行走时，操作者需要选择开关3SB3旋转到联动档位，后通过旋转开关3SB2，控制检修车前进，后退；在检修车行走过程中，控制系统将持续对电机、变频器、行程开关、桁架左右偏差状态进行检查，当检修车行进到触发行程开关时将停止运动，触发后检修车只能向相反方向运动；当变频器出现报警一般故障时，通过按钮3SB4对变频器进行复位操作；当桁架出现左右行走偏差后控制器将通过编码器采集角度误差，通过变频器控制左右行走电机行走速度对桁架进行纠偏控制；

S3：桁架纠偏控制：桁架纠偏系统分为控制器自动纠偏和操作者手工纠偏；

自动纠偏：当检修车在行走过程中出现左右桁架位置不同步出现位置误差时，控制器PLC根据编码器提供数据进行运算，将运算结果转换成脉冲信号通过变频器控制左右行走电机速度，通过控制移动靠前的电机减速运动或者控制移动较慢的电机加速运动，当左右桁架位置同步后，再控制左右电机同步运行，整个过程发生在行走过程中；

手动纠偏：当控制系统纠偏效果不明显时，使用手动纠偏，手动纠偏时，操作者通过选择按钮3SB3，将选择开关从联动转到左行或右行，后通过行走选择开关3SB2控制电机前进后退，当手动纠偏完成后需按下直线对正按钮3SB，对编码器进行复位操作；

S4：变频转工频：变频转工频驱动，适用于变频驱动出现故障的情况下使用，即编码器、控制器PLC、变频器中任意原件出现故障时使用；工频驱动时，需要操作者需断开变频器输入开关1QM1，变频器输出由工频控制回路互锁，合上断路器1QM2、1QM3接入工频电源，当电机状态正常，行程开关未触发时，操作者先按下工频启动按钮4SB2，控制回路得电，根据运动方向通过选择按钮4SB4、4SB5前进后退选择需要启动的方向，再按下行走按钮4SB3，即可控制检修车前进后退操作；

由于工频驱动无自动纠偏功能，当桁架在行走过程出现左右误差时，通过行走电机左右单动实现手动纠偏，纠偏时只合上断路器1QM2、1QM3中的一个短路器，即左边单动或右边单动，使用选择按钮选择电机前进后退即可完成检修车手动纠偏功能；在工频控制回路中4KM2、4KM3接触器是对变频器进行互锁的，即当工频输出时断开变频器输出端保护变频器；选择按钮4SB4、4SB5控制回路具备互锁功能，即左右电机同步运行时，不会出现左右运行方向不同的情况。

进一步，所述断路器合上后控制系统会对检修车状态进行自检包括：电机是否有故障、变频器是否正常、限位开关是否触发、电路是否有缺相、漏电和电压不稳。

本发明的有益效果在于：

(1)控制系统实现了工/变频自由转换，提供了控制的多样性；

(2)为紧急情况下检修车的移动提出了新的解决办法；

(3)安全，避免了因检修车变频故障造成人员滞留的情况发生。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为工/变频控制逻辑图；

图2为变频/工频驱动示意图；

图3为直流24V电源控制图；

图4为控制器PLC部分输入、输出图；

图5为工频控制电路图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本系统的控制逻辑如图1所示，分为工频控制和变频控制方式，两种方式具有不同的控制逻辑，变频主要通过控制器PLC控制，工频则主要通过人为手动控制，两种控制方式适用于不同的控制状态，工频为变频的一种补充控制方式，在情急情况下能有效的提高检修车控制系统的可靠性。

变频控制如图2、图3、图4所示，在控制过程中由图3的24V电源模块为系统外部的传感器提供24V电源，在系统启动前应先打开图2中1QF1、1QM1(变频主电路上电)和图3中的2QF1(电源24V模块得电)以及图4中的3QF1(控制器PLC得电)开关，使系统得电。当系统上电后，控制器通过读取外部传感器的输入数据来判断检修车状态是否正常，是否有部件报警或损坏，当系统自检完成后，就可对检修车进行操作。操作时需要操作者使用钥匙打开钥匙按钮2SB1给变频回路上电，上电后按下3SB1直线对正按钮对编码器进行复位操作，在移动前操作者需确认选择开关3SB3在联动位置，确认后操作者即可通过选择开关3SB2控制检修车前进后退。在变频控制状态下，控制系统会对左右行走电机的行走误差进行自动纠偏，确保检修车左右桁架始终运行在一个稳定的状态下，其纠偏过程如下，当编码器测得的左右桁架的累计误差大于系统设定值时，控制器会通过控制变频器的频率输出来控制左右行走电机的运行速度，来达到纠偏的效果。

工频控制如图2、图5，在工频控制状态下，需要断开图2中的1QM1(断开变频器输入)开关，打开图2中的1QM2、1QM3(工频状态下左右行走电机同时得电)开关。启动时先按下4SB2工频启动按钮，时接触器4KA1得电接通后续控制回路，在接通控制回路的同时接触器4KM2、4KM3得电断开图2中的变频器输出端，通过选择开关4SB4、4SB5选择检修车的运动方向，方向选择后通过行走按钮4SB3，控制检修车行走。当需要手动纠偏时，通过接通图2中1QM2、1QM3中的一个开关，再通过对应选择开关4SB4、4SB5选择行走方向，后通过行走按钮4SB3控制检修车单边行走电机的前后运行实现手动纠偏。

1.检修车控制系统由变频控制系统和工频控制系统组成：

1)变频控制系统包括：电源输入、纠偏系统、变频器、控制器(PLC)、接触器、断路器、选择开关、中间继电器控制按钮、行程开关、传感器等组成；

2)工频控制系统包括：电源输入、手动纠偏按钮、选择开关、接触器、断路器等组成；

3)电源输入：检修车控制系统电源输入可由发电机提供电源，或者由检修车携带动力电池给检修车供电；

4)纠偏系统包括：控制器(PLC)、编码器、变频器、行程开关等组成；

2.工作流程

1)启动前准备：首先确认检修车的电源输入种类(即检修车是使用发电机供电还是动力电池供电)，根据电源种类，检查发电机是否正常，燃料是否充足，或者检查动力电池，电量是否充足，电池状态是否健康。当电源检查无问题后即可对检修车进行上电。

2)检修车变频行走、纠偏：完成上电前检查后即可对检修车上电，上电时需要操作者合上断路器1QF1、1QM1、2QF1、3QF1，断路器合上后控制系统会对检修车状态进行自检(范围包括：电机是否有故障、变频器是否正常、限位开关是否触发、电路是否有缺相、漏电、电压不稳等)，当控制系统自检完成后，操作者就可对检修车进行操作。检修车行走控制默认是变频控制(只有当检修车变频出现问题时控制系统才会将变频转换为工频控制)，变频控制时，操作者需要打开钥匙开关2SB1，系统启动，即可完成对变频器主电路上电，系统上电完成后，按下直线对正按钮3SB1，可对控制系统编码器进行复位操作。控制检修车直线行走时，操作者需要选择开关3SB3旋转到联动档位，后通过旋转开关3SB2，控制检修车前进，后退。在检修车行走过程中，控制系统将持续对电机、变频器、行程开关、桁架左右偏差等状态进行检查，当检修车行进到触发行程开关时将停止运动，触发后检修车只能向相反方向运动。当变频器出现报警一般故障时，可通过按钮3SB4对变频器进行复位操作。当桁架出现左右行走偏差后控制器将通过编码器采集角度误差，通过变频器控制左右行走电机行走速度对桁架进行纠偏控制。

3)桁架纠偏控制：桁架纠偏系统可分为控制器自动纠偏和操作者手工纠偏。自动纠偏：当检修车在行走过程中出现左右桁架位置不同步出现位置误差时，控制器(PLC)根据编码器提供数据进行运算，将运算结果转换成脉冲信号通过变频器控制左右行走电机速度，通过控制移动靠前的电机减速运动或者控制移动较慢的电机加速运动，当左右桁架位置同步后，再控制左右电机同步运行，整个过程发生在行走过程中，即自动纠偏。手动纠偏：当控制系统纠偏效果不明显时，可使用手动纠偏，手动纠偏时，操作者通过选择按钮3SB3，将选择开关从联动转到左行(左边两个电机动作)或右行(右边两个电机动作)，后通过行走选择开关3SB2控制电机前进后退，当手动纠偏完成后需按下直线对正按钮3SB，对编码器进行复位操作。

4)变频转工频：变频转工频驱动，一般适用于变频驱动出现故障的情况下使用，即编码器、控制器(PLC)、变频器中任意原件出现故障时使用。工频驱动时，需要操作者需断开变频器输入开关1QM1，变频器输出由工频控制回路互锁，合上断路器1QM2、1QM3接入工频电源，当电机状态正常，行程开关未触发时，操作者先按下工频启动按钮4SB2，控制回路得电，根据运动方向通过选择按钮4SB4、4SB5前进后退选择需要启动的方向，再按下行走按钮4SB3，即可控制检修车前进后退操作。由于工频驱动无自动纠偏功能，当桁架在行走过程出现左右误差时，可通过行走电机左右单动实现手动纠偏，纠偏时只合上断路器1QM2、1QM3中的一个短路器(即左边单动或右边单动)，使用选择按钮选择电机前进后退即可完成检修车手动纠偏功能。在工频控制回路中4KM2、4KM3接触器是对变频器进行互锁的，即当工频输出时断开变频器输出端保护变频器。选择按钮4SB4、4SB5控制回路具备互锁功能，即左右电机同步运行时，不会出现左右运行方向不同的情况。

工频、变频驱动示意图如图1，工频、变频驱动电路相互独立、互不影响。

变频驱动流程如下：检修车正常运行时，控制器输出信号到变频器控制左右电机同步运行，当桁架左右位置出现偏差位置不同步率大于控制系统设定值时，编码器将所得偏差角度信号传递给控制器(PLC)，控制器通过计算后输出控制信号到变频器，变频器控制驱动电机加、减速运动(即控制运动较快的电机减速运动、运动较慢的电机加速运动)到桁架左右两端平行为止。左右同步后再由控制器控制左右电机以相同速度同步运行。

工频驱动流程如下：当变频驱动出现故障或临时需要工频驱动时，先断开变频器输入、输出断路器，后工频总断路器闭合电路接入工频电源，当工频控制回路前后限位、电机状态正常时，按下启动按钮使接触器得电接通控制回路，根据运动方向选择旋转开关档位，后按下行走按钮，实现检修车工频前后运动，当检修车出现左右不同步需要左右电机单独移动时，通过接通一个断路器，通过选择开关选择行走方向，后按下启动按钮，实现左右侧电机单独驱动。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种桥梁检修车变频转工频控制系统，其特征在于：包括变频控制系统和工频控制系统；

所述变频控制系统包括：电源输入、纠偏系统、变频器、控制器PLC、接触器、断路器、选择开关、中间继电器控制按钮、行程开关和传感器；

所述工频控制系统包括：电源输入、手动纠偏按钮、选择开关、接触器和断路器；

所述电源输入为发电机供电或动力电池供电；

所述纠偏系统包括：控制器PLC、编码器、变频器和行程开关；

基于所述控制系统的桥梁检修车变频转工频控制方法，该方法包括以下步骤：

S1：启动前准备：首先确认检修车的电源输入种类，即检修车是使用发电机供电还是动力电池供电；

根据电源种类，检查发电机是否正常，发电机燃料是否充足；

或者检查动力电池电量是否充足，电池状态是否健康；

当电源检查无问题后对检修车进行上电；

S2：检修车变频行走、纠偏：完成上电前检查后对检修车上电，上电时需要操作者合上断路器1QF1、1QM1、2QF1、3QF1，断路器合上后控制系统会对检修车状态进行自检，当控制系统自检完成后，操作者就对检修车进行操作；检修车行走控制默认是变频控制，只有当检修车变频出现问题时控制系统才会将变频转换为工频控制；

变频控制时，操作者需要打开钥匙开关2SB1，系统启动，即完成对变频器主电路上电，系统上电完成后，按下直线对正按钮3SB1，对控制系统编码器进行复位操作；控制检修车直线行走时，操作者需要选择开关3SB3旋转到联动档位，后通过旋转开关3SB2，控制检修车前进，后退；在检修车行走过程中，控制系统将持续对电机、变频器、行程开关、桁架左右偏差状态进行检查，当检修车行进到触发行程开关时将停止运动，触发后检修车只能向相反方向运动；当变频器出现报警故障时，通过按钮3SB4对变频器进行复位操作；当桁架出现左右行走偏差后控制器将通过编码器采集角度误差，通过变频器控制左右行走电机行走速度对桁架进行纠偏控制；

S3：桁架纠偏控制：桁架纠偏系统分为控制器自动纠偏和操作者手工纠偏；

自动纠偏：当检修车在行走过程中出现左右桁架位置不同步出现位置误差时，控制器PLC根据编码器提供数据进行运算，将运算结果转换成脉冲信号通过变频器控制左右行走电机速度，通过控制移动靠前的电机减速运动或者控制移动较慢的电机加速运动，当左右桁架位置同步后，再控制左右电机同步运行，整个过程发生在行走过程中；

手动纠偏：当控制系统纠偏效果不明显时，使用手动纠偏，手动纠偏时，操作者通过选择按钮3SB3，将选择开关从联动转到左行或右行，后通过行走选择开关3SB2控制电机前进后退，当手动纠偏完成后需按下直线对正按钮3SB，对编码器进行复位操作；

S4：变频转工频：变频转工频驱动，适用于变频驱动出现故障的情况下使用，即编码器、控制器PLC、变频器中任意原件出现故障时使用；工频驱动时，需要操作者需断开变频器输入开关1QM1，变频器输出由工频控制回路互锁，合上断路器1QM2、1QM3接入工频电源，当电机状态正常，行程开关未触发时，操作者先按下工频启动按钮4SB2，控制回路得电，根据运动方向通过选择按钮4SB4、4SB5前进后退选择需要启动的方向，再按下行走按钮4SB3，控制检修车前进后退；

由于工频驱动无自动纠偏功能，当桁架在行走过程出现左右误差时，通过行走电机左右单动实现手动纠偏，纠偏时只合上断路器1QM2、1QM3中的一个断路器，即左边单动或右边单动，使用选择按钮选择电机前进后退，完成检修车手动纠偏功能；在工频控制回路中4KM2、4KM3接触器是对变频器进行互锁的，即当工频输出时断开变频器输出端保护变频器；选择按钮4SB4、4SB5控制回路具备互锁功能，即左右电机同步运行时，不会出现左右运行方向不同的情况。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁检修车变频转工频控制系统，其特征在于：所述断路器合上后控制系统会对检修车状态进行自检包括：电机是否有故障、变频器是否正常、限位开关是否触发、电路是否有缺相、漏电和电压不稳。

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