4．起重机本体上的电气控制系统

4.1 低压配电保护机构

配电保护机构设置了1台ABB塑壳断路器T6S-800/3P、1台ABB交流接触器AF-680-30及相应的保护断路器（含照明），所有产品均采用ABB产品。

塑壳断路器配置有辅助接点，本接点连同接触器及其它保护装置的辅助接点，均接入PLC主站的输入模块参与控制或监控。

塑壳断路器带有分励线圈MX，用于紧急状态的停车。

4.2 主起升机构

主起升机构设置了1台YZP400L2-8/250KW的起重专用变频电机，带有光电式脉冲编码器和超速开关，内含加热器及电机温度检测元件。脉冲编码器通过编码器板与变频器相联，反馈至变频器，实现速度的动态控制。避免了由于采用力距补偿而出现的脉动情况，大大提高低速运行时的稳定性。为了加强电机的冷却效果，变频电机装有专用的轴流冷却风机。在编码器轴的一侧，安装有上下限位开关。在卷筒底座的下部，安装有超载限制传感器。

本电动机由1台ABB变频装置控制驱动。变频器型号为ACC884-725A-3+D150+N5050，重级315KW（一般负载400KW）、内置制动斩波器、提升软件。

为了实现控制及通讯功能，在变频器扩展插槽上安装编码器反馈卡FEN-31、PROFINET通讯卡FENA-11，安装时FEN-31安装在最上侧的插槽上。

主提升的上升、下降方向均设定为4档，速度分别为：10%、20%、60%、100%，每档速度可以在允许范围内自由设定，或采用格雷码式的无级调速。

在变频器本体的上侧，分别设置有ABB的快速熔断器组隔离开关和接触器，用于保护变频器、电动机、电线、电缆等。

熔断器隔离开关的型号为OS630-3P，三极、630A，带标准手柄和转轴及辅助接点。该辅助接点进入PLC主站的输入模块，用于监控和保护。

OS开关熔断器是一种优良的保护元件，在最大允许截断电流和能量值下，电压越高，预期故障级越高，熔断器作用越重要，用于短路保护。

OS开关熔断器组安装方便，开关的安装固定脚可调节角度，安装时可在开关顶部和侧面固定，为安装增添灵活性。OS开关熔断器组提供灵活的电缆方案，高接线端子离底板有一定距离，可简化电缆安装。使用双电缆节约空间。模块化的开关結构，可按需要决定供电极和机械机构的位置。

可靠的位置显示：即使触头被焊接，手柄和操作机构的准确位置指示使操作毫无危险。如果触头被焊接在一起，手柄就不能回到OFF位置。

用户绝对安全：开关熔断器组能多次承受很高的短路电流——需要更换的只是低成本的熔体。更换熔体是绝对安全的，因为熔断器熔体两侧是隔离的，熔体的盖或门只有在开关熔断器组分闸位置时才能打开。

熔断器监测器：电子熔断器监测器，包括1NO+1NC辅助触头，安装在开关或机械机构侧面。

主钩接触器为1台AF400-30-11三相交流接触器，线圈电压为AC220V，AC1工作电流为550A。该接触器主要用于安全保护，当主钩出现故障或紧急情况时，该接触器断开。

在制动器与电机风机的上侧，分别设置了微型断路器、接触器、热继电器，用于保护制动器电机的缺相、短路、过流、接地等。为了使主提升电机充分散热，当电机开始励磁、制动器尚未打开时，风机便开始运转；当电机停止运行后，风机还需要继续延时运行2s。

提升机构的变频器内置有电抗器、制动斩波器，在柜体外连接有不锈钢制动电阻，用于消耗再生能量，起到加速停车和消耗下降能量的作用。当然也可采用四相限变频系统，将回馈能量反馈到电网去。制动电阻均采用PTC热敏保护开关。

脉冲编码器采用IFM公司的编码器，为中空式，精度高、减震性能好、寿命长。每转1024个脉冲，孔径φ45mm，A、B两路信号、互补推挽输出，电压DC24V。

机械式超速开关安装在电机轴上，连续监测起升速度是否超速。当运行速度超过1.1倍的额定起升速度时，制动器动作立即动作，切断主起升机构电源。另外通过脉冲编码器的反馈速度与给定速度相比较，当超过允许误差后，变频器停机，也同样起到超速保护作用。

主起升限位采用目前先进的LX36-88提升专用限位开关，该产品主要用于交流50-60Hz、额定电压380伏/直流额定工作电压220伏的控制电路中，用以限制起重机旋转运动机构的工作角度和进行顺序控制。

起升机构在上极限位置处装设三道终端行程开关：第一道行程开关到位后，通过PLC与变频系统控制主提升电机进行慢速上升；第二道行程开关到位后，电机停止上升；第三道为超行程开关，在第二道行程开关失效时起作用，切断主回路接触器。在下极限位置处，装设一道终端行程开关，下降到一定位置后，主提升电机提升下降。

LX36-88限位开关最重要的特点是开关动作角度容易调整，在开关动作角度调定后不会因为机械的振动而发生改变，在调整某一对触点凸轮时其它凸轮不会随之改变。

超载限制器采用美国METTLER-TOLEDO公司产品，它的特点是双传感器组合，双通道输入，分别显示、分别控制输出。为了便于地面人员的观察，在主梁上设置有大屏显示器，大屏显示器采用铝合金框架、高亮度LED显示、串行通讯接口(RS485)。供电电源为AC220V。

起升机构的重量信号一方面在司机室的显示器上显示，另一方面通过触摸屏上显示。当起吊载荷达到额定起重量的90%时，能发出提示性报警信号；当起吊载荷达到额定起重量的105%时，将切断起升电机电源。负载限制和测量系统的精度小于±3%。

通过传感器的反馈，当空载或者负载较小时，PLC系统、变频调速系统及操作指令控制机构可以超频的速度运行，当负载大于50t时，机构以额定的速度运行。

起升机构设置有钢丝绳重叠检测光电开关，当卷筒上钢丝绳发生叠绕时，将叠绕信号反馈给PLC系统，切断主起升电机电源，并在触摸屏上进行提示。

此外，通过断路器、接触器、快速熔断器、电动机保护器，可对电控系统进行过流保护、短路保护、缺相保护、接地保护、失压及零位保护等。

提升机构采用提升专用软件，可实现真正的零速抱闸：即速度降到零速时仍产生额定力距，此时制动器进行制动。这样就大大减少了制动的磨损，延长了其寿命。同时减少了起重机所有传动机构的机械冲击，因此机械机构、传动机构的使用年限大大延长。

主起升制动器的逻辑控制由变频装置和PLC共同完成，当为主起升机构下达运行指令后，变频装置首先让电机得电产生零速力矩，当建立起足够的力矩时，力矩信号通过变频器反馈至PLC系统，反馈信号与给定信号做比较，然后再打开制动器，以使重物安全上升。在停车时，变频装置控制电动机进行减速，制动能量消耗在制动电阻上，在速度接近零速时，制动器断电抱闸，此时变频器控制电机产生零速力矩，直到抱闸确认抱死后电动机方断电，确保了重物不溜钩。主起升电机定子电源与制动器进行了电气联锁，可以保证当电动机失电时，制动器可以可靠抱闸制动。

操作指令通过PLC远程模块ET-200SP与主梁内的PLC主机S7-1500连接，其它所有信号全部进入PLC的I/O系统，远程模块与主机通过PROFINET进行通讯。根据操作指令与反馈信息，控制系统进行合适的控制，另一方面，操作信息或故障信号显示在触摸屏上。

4.2 付起升机构

付起升机构设置了1台YZP315S1-8/63KW的起重专用变频电机，由1台ABB变频装置控制驱动。变频器型号为ACC881-169A-3+D150+N5050，重级75KW（一般负载110KW）、内置制动斩波器、提升软件。

其它方面与主提升类似，这里不再叙述。

4.3 小车运行机构

小车机构由1台YZP200L-6/22KW起重变频电机进行驱动，由1台ABB变频器ACS881-061A-3控制，前行及后行方向均设定为4档，速度分别为：10%、20%、60%、100%。也可按照用户的要求设置。在变频器上侧分别设置了熔短器组隔离开关、交流接触器。

熔断器组隔离开关为ABB公司的OS63GD03K+OA1G10，带标准手柄和转轴及辅助接点。该辅助接点进入PLC主站的输入模块，用于监控和保护。

小车主接触器为1台A50-30-11三相交流接触器，线圈电压为AC220V，AC1电流为65A。

在制动器与电机风机的上侧，分别设置了马达开关、接触器、热继电器，用于保护制动器电机的缺相、短路、过流、接地等。为了使小车电机充分散热，当变频器励磁时风机便开始运转；当电机停止运行后，风机还继续延时运行2s。

变频器控制小车启动和制动时，分别具有软启动和软制动功能，以达到平稳起制动，延长机械寿命。软启动和软制动能力均可现场利用参数调整。

小车运行机构设有前后防碰撞限位开关，采用德国IFM公司的激光防撞产品。距离极限位置2m时进入慢速运行，在距离0.5m时紧急停车，避免激烈碰撞发生。

4.4 大车运行机构

大车由2台YZPE250M1-6/37KW变频专用电动机进行驱动，由1台ABB变频调速装置进行控制，其型号为ACS881-206A-4+D150+N5050变，重级工作制90KW（一般负载110KW），内置制动斩波器和防摇软件。

大车机构的左行、右行方向均设定为4档，速度分别为：10%、20%、60%、100%。每档速度可以在允许范围内自由设定，也可以采用模拟量输入的无级调速。

在变频器本体的上侧，设置有1台OS250D03K+OA1G10的熔断器组隔离开关（内置快速熔断器），用于保护变频器、电动机、电线电缆等。

变频器和熔断器组隔离开关之间，还设置了1台A145交流接触器，AC1工作电流为200A。

上述元件均含辅助接点，辅助接点进入PLC主站的输入模块，参与变频装置的保护与监控。

在每台电机的上侧还加装了热过载保护器，独立式安装，型号为TA200DU-90+DB200，电流可在66--90A之间调节。

大车机构其他的控制方式和方法与小车机构类似，在此不再赘述。

由于同一导轨上多台起重机可能同时工作，相互碰撞时有发生，发生严重碰撞时极有可能产生事故。因此大车限位建议采用德国IFM公司的激光防撞开关，检测到相邻两台起重机间距为设定距离后，进入减速运行。在距离为2m时进入慢速运，在距离0.5m时紧急停车，避免两车发生激烈碰撞。