CN113054885B - 一种塔机变频器冗余切换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种塔机变频器冗余切换系统，塔机变频器包括与控制器配合的起升变频器、回转变频器、变幅变频器，对应控制起升电动机、回转电动机和变幅电动机；起升变频器以第一接触器、第二接触器和第三接触器对应起升电动机、回转电动机和变幅电动机，回转变频器以第四接触器、第五接触器和第六接触器对应起升电动机、回转电动机和变幅电动机，变幅变频器以第七接触器对应变幅电动机，接触器与控制器配合。本发明的任一变频器在故障不能马上修复时，可以先用其他正常变频器冗余故障变频器，将吊载中的重物放至地面，或临时工作吊载不高于规定值的重物，减轻延误工期而造成的损失，减小高空架设的塔机起升变频器故障时更换变频器的难度。
Description
技术领域
本发明涉及以电源电压种类为特征的控制交流电动机的装置或方法的技术领域，特别涉及一种塔机变频器冗余切换系统。
背景技术
变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术、通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。 变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，还可以提供过流、过压、过载保护等。
随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用，在工业场合，使用变频器来控制交流电机是常见的，而一旦变频器出现故障，将严重影响工业生产的效率，如其被普遍应用于塔式起重机中。
目前大多数塔式起重机的三大机构的电动机都采用变频器控制，当出现变频器故障且无法及时排除时，需要专业维修人员到现场维修，而如果需要更换变频器，则需要由公司发配件到现场，维修时间延长、影响工期的同时，若是牵涉到高空架设的塔机起升变频器故障，不仅难以更换，如果处在长期吊载中无法下放，轻则造成财产损失，重则造成安全事故。
为了减少变频器出现故障对工业生产的影响，现在常见的一种技术方案是设置两台变频器，其中一台变频器运行，另一台变频器保持待命状态，应用成本高，在实际的塔机作业中不便于实施；而另外一种是设置主变频器和从变频器的结构，其实也是采用了备用变频器的概念，从原理上区别并不大。
发明内容
本发明解决了现有技术中存在的问题，提供了一种优化的塔机变频器冗余切换系统，简单实用、性能可靠，是可以在塔机出现变频器故障时应用的一种应急使用处理系统。
本发明所采用的技术方案是，一种塔机变频器冗余切换系统，所述塔机变频器包括起升变频器、回转变频器、变幅变频器，分别对应控制起升电动机、回转电动机和变幅电动机，所述起升变频器、回转变频器、变幅变频器与控制器配合设置，
所述起升变频器对应起升电动机、回转电动机和变幅电动机分别设有第一接触器、第二接触器和第三接触器；
所述回转变频器对应起升电动机、回转电动机和变幅电动机分别设有第四接触器、第五接触器和第六接触器；
所述变幅变频器对应变幅电动机设有第七接触器；
所述第一接触器、第二接触器、第三接触器、第四接触器、第五接触器、第六接触器和第七接触器与控制器配合设置。
优选地，正常工作模式下，第一接触器、第五接触器和第七接触器工作，起升电动机与起升变频器配合、回转电动机与回转变频器配合、变幅电动机与变幅变频器配合。
优选地，非正常工作模式下，控制器控制冗余的两组电动机和变频器的组合间的接触器全部释放。
优选地，所述非正常工作模式为冗余的两组电动机和变频器之一间的变频器故障。
优选地，所述非正常工作模式下，电动机与变频器的连接切换包括自动冗余控制和手动冗余控制。
优选地，以接触器切换实现单个变频器轮换控制多于一个电动机；变频器与对应的电动机吸合，接触器反馈吸合状态信号至控制器，控制器判断吸合到位后切换变频器与当前电动机间的控制参数对应。
优选地，所述系统还设置手柄，所述手柄与控制器配合设置，设置手柄竞争输入互锁。
优选地，若存在任一变频器控制多于一个电动机的需求，获取手柄信号，满足手柄输出对应的变频器与电动机间的接触器的吸合，直至手柄停止工作或对应的制动器抱闸。
本发明涉及一种优化的塔机变频器冗余切换系统，塔机变频器包括与控制器配合的起升变频器、回转变频器、变幅变频器，分别对应控制起升电动机、回转电动机和变幅电动机；其中，起升变频器对应起升电动机、回转电动机和变幅电动机分别设有第一接触器、第二接触器和第三接触器，回转变频器对应起升电动机、回转电动机和变幅电动机分别设有第四接触器、第五接触器和第六接触器，变幅变频器对应变幅电动机设有第七接触器，接触器与控制器配合设置；在应用的过程中，当任意一个变频器出现故障时，都可以以其他的变频器配合进行临时的操作。
本发明使得塔机的任一变频器在出现故障不能马上修复的情况下，可以先用其他正常变频器冗余故障变频器，将吊载中的重物放至地面，或临时工作吊载不高于规定值的重物，减轻延误工期而造成的损失，减小高空架设的塔机起升变频器故障时更换变频器的难度。
附图说明
图1为本发明中省略控制器的结构示意框图，其中，箭头所示为控制的方向。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明涉及一种塔机变频器冗余切换系统，所述塔机变频器包括起升变频器、回转变频器、变幅变频器，分别对应控制起升电动机、回转电动机和变幅电动机，所述起升变频器、回转变频器、变幅变频器与控制器配合设置，
所述起升变频器对应起升电动机、回转电动机和变幅电动机分别设有第一接触器、第二接触器和第三接触器；
所述回转变频器对应起升电动机、回转电动机和变幅电动机分别设有第四接触器、第五接触器和第六接触器；
所述变幅变频器对应变幅电动机设有第七接触器；
所述第一接触器、第二接触器、第三接触器、第四接触器、第五接触器、第六接触器和第七接触器与控制器配合设置。
本发明中，塔机的工作包括正常工作模式和非正常工作模式。
正常工作模式下，第一接触器、第五接触器和第七接触器工作，起升电动机与起升变频器配合、回转电动机与回转变频器配合、变幅电动机与变幅变频器配合。
本发明中，在应用的过程中，当任意一个变频器出现故障时，都可以以其他的变频器配合进行临时的操作。
非正常工作模式下，控制器控制冗余的两组电动机和变频器的组合间的接触器全部释放。
所述非正常工作模式为冗余的两组电动机和变频器之一间的变频器故障。
所述非正常工作模式下，电动机与变频器的连接切换包括自动冗余控制和手动冗余控制。
以接触器切换实现单个变频器轮换控制多于一个电动机；变频器与对应的电动机吸合，接触器反馈吸合状态信号至控制器，控制器判断吸合到位后切换变频器与当前电动机间的控制参数对应。
所述系统还设置手柄，所述手柄与控制器配合设置，设置手柄竞争输入互锁。
若存在任一变频器控制多于一个电动机的需求，获取手柄信号，满足手柄输出对应的变频器与电动机间的接触器的吸合，直至手柄停止工作或对应的制动器抱闸。
本发明中，采用以太网通讯技术实现变频器电机控制参数的切换，通过人机交互界面选择当前需要的变频器冗余控制模式，分别有：起升变频器冗余回转电动机、回转变频器冗余起升电动机、起升变频器冗余变幅电动机、回转变频器冗余变幅电动机四种控制模式；具体来说，当起升变频器或回转变频器出现故障时，回转变频器及起升变频器可以对应的冗余控制所述起升电动机或回转电动机，而当变幅变频器出现故障时，其他两个变频器均可以冗余控制变幅电动机；控制通过两者间对应的接触器吸合完成。
本发明中，电动机与变频器的连接切换分别有两种方式：一是自动冗余控制，通过接触器切换实现单个变频器轮番控制多个电机，接触器的吸合状态实时反馈至可编程控制器中，分析当前的控制状态以确保冗余的安全可靠运行。二是手动冗余控制，需要通过人工接线的方式切换控制电动机的变频器；
当出现变频器故障且无法及时恢复时，由驾驶员通过人机交互界面选择需要的变频器冗余模式，由正常工作的变频器冗余故障变频器继续工作；共设7个接触器，通过接触器的吸合灵活选择变频器所连电动机，在正常模式下，接触器“LUVF-LMM”、“SUVF-SMM”、“TUVF-TMM”吸合，三大变频器控制各自机构电机；
当人机界面选择冗余模式后，涉及冗余的两机构接触器全部释放。当检测到手柄运动指令后，可编程控制器控制相应接触器吸合，为避免接触器卡主造成电机切换失败，将吸合的状态通过接触器触点反馈给控制器，仅当反馈判断切换到位后可编程控制器通过以太网通讯控制变频器切换内部电机参数，实现单个变频器轮番控制多个电机；
由于不同机构电机的控制参数差异很大，应确保变频器电机控制参数与连接的电动机相适，为确保不发生冗余过程中的变频器输出端回流而损坏变频器，采用了手柄竞争输入互锁的保护措施，由可编程控制器对手柄输入信号做逻辑判断，当出现单变频器控制两个机构的需求时，只工作先动作的机构，当且仅当该机构停止工作制动器抱闸后才能切换其他机构动作。
本发明中，由触摸屏选择冗余模式，通过可编程控制器实时采集手柄信号和硬件控制状态，控制变频器电机控制参数切换及接触器吸合以实现对故障变频器的冗余控制。其控制方式快速、可靠、安全，大大减小变频器故障对工期延误的影响。
Claims (3)
1.一种塔机变频器冗余切换系统，所述塔机变频器包括起升变频器、回转变频器、变幅变频器，分别对应控制起升电动机、回转电动机和变幅电动机，所述起升变频器、回转变频器、变幅变频器与控制器配合设置，其特征在于：
所述起升变频器对应起升电动机、回转电动机和变幅电动机分别设有第一接触器、第二接触器和第三接触器；
所述回转变频器对应起升电动机、回转电动机和变幅电动机分别设有第四接触器、第五接触器和第六接触器；
所述变幅变频器对应变幅电动机设有第七接触器；
所述第一接触器、第二接触器、第三接触器、第四接触器、第五接触器、第六接触器和第七接触器与控制器配合设置；
非正常工作模式下，控制器控制冗余的两组电动机和变频器的组合间的接触器全部释放；电动机与变频器的连接切换包括自动冗余控制和手动冗余控制；以接触器切换实现单个变频器轮换控制多于一个电动机；变频器与对应的电动机吸合，接触器反馈吸合状态信号至控制器，控制器判断吸合到位后切换变频器与当前电动机间的控制参数对应；
所述系统还设置手柄，所述手柄与控制器配合设置，设置手柄竞争输入互锁；若存在任一变频器控制多于一个电动机的需求，获取手柄信号，满足手柄输出对应的变频器与电动机间的接触器的吸合，直至手柄停止工作或对应的制动器抱闸。
2.根据权利要求1所述的一种塔机变频器冗余切换系统，其特征在于：正常工作模式下，第一接触器、第五接触器和第七接触器工作，起升电动机与起升变频器配合、回转电动机与回转变频器配合、变幅电动机与变幅变频器配合。
3.根据权利要求1所述的一种塔机变频器冗余切换系统，其特征在于：所述非正常工作模式为冗余的两组电动机和变频器之一间的变频器故障。
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