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 480/80T天车大车/副起升机构切换之间的研究

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作者 主题
zgh2292006
奇侠

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楼主    2019-12-11 23:13:35
主题:480/80T天车大车/副起升机构切换之间的研究

项目目标:

深入了解480/80T天车大车/副起升机构切换的硬件及其参数设置,及切换失败上位中的故障、报警知识。

项目内容:

1、 主回路、控制回路的分析;

2、 解读程序,如何实现切换;

3、 解读变频参数,切换变频器的硬件配置、电机参数组切换;

4、 PLC与变频器的通讯,PLC与变频器之间通过DP网的通讯结构。

正文

1、 480/80T天车介绍

炼钢厂房共有22辆天车,其中有10台480T天车。以104#天车为例。

本铸造起重机的驱动系统为交流系统。由2台1200KW西门子SIMOVERT 6SE70系列AFE和8台西门子6SE70逆变器驱动交流电机。分为大车、主小车、副小车、主起升、副起升,共5个机构。其中,大车有2台变频器,其中1台发生故障,可以直接甩掉只用另一台。主起升、主小车机构与大车机构是相同原理。当副起升发生故障,可以打2#大车单机,用1#大车变频器带副起升电机。副小车发生故障,可以打1#副小车单机,用2#副小车变频器带副小车电机。当AFE有故障时,可以用1台逆变器驱动所有逆变器。

驱动系统单线原理图如图1所示。

 


图1:驱动系统单线原理图

2、 主回路、控制回路的分析

大车、副起升机构主回路单线图如图2所示。

由图2可以看出,正常时,大车逆变器驱动大车电机,副起升逆变器驱动副起升电机。这时接触器K1、K2闭合,KA1断开。当副起升逆变器发生故障后,大车逆变器驱动副起升电机。这时候接触器K1、K2断开,KA1闭合。



图2: 大车、副起升机构主回路单线图

大车/副起升切换原理图:

大车/副起升切换通过司机室操作台大车/副起升切换旋钮进行操作,当无切换时切换旋转开关打到“选择大车正常继电器”,当副起升逆变器出现故障后,让1#大车逆变器驱动副起升电机时,切换旋钮开关打到“选择大车切换继电器”。通过司机室切换24VDC继电器的操作,控制220VAC继电器,220VAV继电器控制690VAC主回路接触器的通断。控制原理图如图3、4、5所示。

 

图3:司机室操作台旋钮

 

图4:24VDC继电器控制220VAC继电器

 



图5:控制主回路接触器

  


副起升急停控制回路

 

分析:副起升整机急停的控制正常时是由副起升重锤、副起升超速、副起升逆变器故障继电器以及大车/副起升无切换时的条件,副起升电机主接触器K1闭合,切换接触器KA1断开。副起升电机主接触器K1的常开触点13、14,切换接触器KA1的常闭触点71、72。当副起升逆变器有故障时,1#大车逆变器驱动副起升电机。这时候副起升的整机急停继电器K03的闭合条件为副起升重锤、副起升超速、1#大车逆变器故障继电器以及大车/副起升切换时的条件,即切换接触器KA1闭合。切换接触器KA1的常开触点33、34。

当副起升重锤出现故障时,可以进行副起升重锤的旁路操作,从而正常操作。重锤旁路有两种方法,一种是PLC无故障时对应的K57继电器,第二种方法是PLC出现故障后的K33继电器。

大车急停回路分析


 


 

分析:大车急停回路由大车整机急停继电器K01控制。大车双机构工作时,大车整机急停继电器K01闭合的条件主要有1#大车逆变器故障继电器、2#大车逆变器故障继电器、1#大车电机电源、2#大车电机电源、3#大车电机电源、4#大车电机电源,PLC故障继电器K4在PLC无故障时断开,所以K4的常闭触点21、22闭合。当任意一台大车打单机运行,通过选择大车2#驱动继电器K5或选择大车1#驱动继电器K6来旁路1#大车故障条件或2#大车故障条件。当PLC出现故障时,PLC故障继电器K4闭合,常闭触点21、22断开,这时候大车整机急停继电器K01就通过大车电机主接触器K2、切换接触器KA1闭合。由这个条件可以看出,当PLC出现故障时,不允许选择大车/副起升机构切换。

副起升抱闸回路分析:

 



 

分析:副起升抱闸控制是通过副起升制动器接触器K72实现的。主要为副起升急停继电器K04、PLC故障、副起升超速控制。当PLC无故障时,副起升逆变器输出X9的7、9端子不起作用,被PLC故障K33的辅助常闭触点71、72旁路。PLC通过检测副起升的闭合条件,主要为副起升运行信号、副起升逆变器发送给PLC的抱闸闭合信号B0275等信号。大车/副起升切换时,PLC通过参数切换,把1#大车运行信号、1#大车逆变器发送给PLC的抱闸闭合信号B0275等信号。当PLC出现故障时,PLC故障继电器闭合,从而辅助常开触点53、54闭合,辅助常闭触点71、72断开,这时候副起升抱闸控制继电器K61被旁路,K75通过副起升逆变器输出端子X9的7、9闭合。由此也可以看出,当PLC出现故障后,不允许大车/副起升切换。

 大车抱闸回路分析:

 

分析:大车抱闸控制是通过大车制动器接触器K71实现的。主要为大车急停继电器K04、PLC故障、大车超速控制。当PLC无故障时,大车逆变器输出X9的7、9端子不起作用,被PLC故障的辅助常闭触点71、72旁路。PLC通过检测大的闭合条件,主要为大车运行信号、大车逆变器发送给PLC的抱闸闭合信号B0275等信号。大车/副起升切换时,PLC通过参数切换,把1#大车运行信号、1#大车逆变器发送给PLC的抱闸闭合信号B0275等信号。当PLC出现故障时,PLC故障继电器闭合,从而辅助常开触点53、54闭合,辅助常闭触点71、72断开,这时候副起升抱闸控制继电器K61被旁路,K75通过副起升逆变器输出端子X9的7、9闭合。由此也可以看出,当PLC出现故障后,不允许大车/副起升切换。

 编码器和PTC传感器切换:

当1#大车逆变器驱动副起升电机时,需要把副起升电机的编码器反馈的信号、副起升的热敏电阻(PTC)传给1#大车逆变器,这个切换在硬件上是借助数字测速机接口板(DTI)和脉冲传感器板(SBP)来实现的。

DTI板简介:

DTI板的作用是把副起升编码器的信号分成两个相同的信号分别接到副起升逆变器的CUVC板和1#大车的SBP板。

DTI可以把TTL型式和HTL型式的编码器信号进行相互转换,也可以把HTL型式的信号转换为HTL和TTL型式的脉冲信号。

SBP选件板简介:

SBP选件板(脉冲编码器板)能将一个脉冲编码器连接到一台变频器或逆变器上。可以将所有常用的编码器接至SBP选件板上,它能处理TTL或HTL点评单极或双极脉冲,所连接的编码器的电源电压可设定为5V或15V。除脉冲编码器外,还可将一台温度传感器(一个KTY,PT100或一个PTC传感器)接至SBP选件板上以监视电机温度。

功能原理:脉冲编码器每转提供一定数量的脉冲。这些脉冲可在记值电路板上进行计算。在一定时间所出现的脉冲数是衡量在这个时间段中所走过的距离。

大多数脉冲编码器有通道A和B。这两个通道提供两个相差90°的脉冲。通过对所有沿的记值,可得到4倍脉冲并提高分辨率。由时间顺序可以辨别旋转方向。除通道A和B外,大多数脉冲编码器尚有一个零通道。它是每转提供一个脉冲数。

一般来说,SBP选件板可安装在任何一个槽中。如果想用SBP板去计算电机温度,应将选件板装在槽C中,因为温度传感器(KTY,PT100或PTC)的模拟信号仅能接至该槽中。

3、 程序解读

大车/副起升是否切换是通过判断主回路接触器的状态来进行的。在大车机构、主起升和副起升机构手柄零位的情况下,1#大车电机主接触器、副起升电机主接触器闭合,切换接触器断开时M6.6为1,这时选择为副起升正常操作。如果1#大车电机主接触器、副起升电机主接触器断开,切换接触器闭合这三种情况任意一种情况发生,则M6.6复位为0。程序如下图所示:

 


在大车机构、主起升和副起升机构手柄零位的情况下,1#大车电机主接触器、副起升电机主接触器断开,切换接触器闭合时M8.0为1,这时选择为副起升紧急操作。如果1#大车电机主接触器、副起升电机主接触器闭合,切换接触器断开这三种情况任意一种情况发生,则M8.0复位为0。程序如下图所示:

 


当选择副起升正常操作时,这时候如果选择1#大车单机或选择大车双电机运行则M1000.2(大车副起升切换故障)置1。结果使大车机构和副起升机构OFF2停机。程序如下图所示:

 


4、 变频器参数解读

当大车逆变器驱动副起升电机时,大车逆变器需要控制副起升的电机参数。

控制字2的位18、19可以实现电机参数组的切换。

电机参数:

电机参数可实现变频器同所连接的电机相匹配,也能够匹配开环和闭环控制方式。电机参数典型的例子是:

来自电机铭牌的电机额定数据

所连接的测速发电机的规格

电流和输出限幅

电机参数有4个标号

 电机数据组:

所选择的功能参数一起放入电机数据组中。这些参数在功能图中标以参数标号.M。有关参数可有4个标号,这意味着,在这些参数的每个参数标号下能够存储一个参数值,即能够存储总共4个参数。激活的电机数据块(MDS)决定目前正使用的参数值。如果MDS1被激活,则使用被存储在参数标号1中的参数值,如果MDS2被激活,则使用被存储在参数标号2中的参数值等等。

例如:

P100.1=4

P100.2=3

P100.3=1

P100.4=1

总共有4个值存储在参数P100中(控制方式)。如果电机数据组1被激活,则传动系统工作在有测速机的速度控制;如果电机数据组2被激活,则传动系统工作在无测速机的频率控制;如果电机数据组3和4被激活,则传动系统工作在v/f控制。

各个电机数据组用在控制字2中的位18和19来选择(P578.B和P579.B)。

仅在传动系统脱离电源状态才能切换。

注意:电机数据组的所有标号参数通常在参数标号1、2、3和4之间进行转换。利用功能参数P362,能够将一个电机数据组(标号1、2、3和4)的参数设定复制到另一个电机数据组。只读参数r011可以显示当前有效的电机数据组。

如下图所示。

 

注:P578,P579为BiCo参数组,可由P590切换。

大车电机参数组切换设置:


图xx:参数连接

U272为自由功能块,在工厂设置中是禁用的(U950.97=20),如果想启用这个块,要把U950.97改为≤10的数值。实际参数设置中,U950.97=4。

当U272.01=0时,B662=U272.02;当U272.01=1时,B662=U272.03;在大车参数设置中,B21为PLC故障取反,在PLC无故障情况下B21为1;B411对应控制字1的位1,为副起升紧急操作。在无切换情况下B411为0,当大车/副起升切换时为1。所以在PLC无故障情况下,通过B411的0、1状态即可切换电机参数组。PLC故障情况下,B662为1,不能切换电机数据组,从这个设置中,也可以看出PLC故障情况下不允许操作大车/副起升切换。

 5、 PLC与变频器的通讯

S7-400 PLC与6SE70系列变频器的通讯

西门子6SE70系列变频器有特定的通讯区,即有用数据块。有用数据块又分为了两个区域,分别为过程数据区(PZD)和参数数据区(PKW)。过程数据区PZD用于PLC控制和监视变频器,参数数据PKW用于读写变频器的参数。PKW和PZD总称为参数过程数据对象(PPO)。PLC和变频器之间的数据通讯要求具有一致性,防止PLC程序被中断后,一部分数据来自中断前,一部分来自中断后而造成的数据错误。选择系统功能 SFC 14和 SFC 15 来访问变频器数据。SFC 14 将接收到的数据“解包”。

SFC 15 用于将数据连续地传送到DP从站。

系统中,共用到10个PZD与变频器交换数据。如下图所示:



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