料罐起重机电控系统解决方案

红土镍矿冶炼镍铁作为一种新的镍冶炼工艺,近年来在我国取得重大技术突破,红土镍矿经高炉冶炼镍铬生铁,生产出镍生铁。在其冶炼过程中,料罐起重机起着重要作用,它与地面转运小车、中控室相配合,用于焙砂料的运输与分配、 料箱的加料等。

8.地面操作室联动台

联动台位于地面的起重机操作室内,联动台内部安装有远程I/O,其型号为1794-ACN15,并置有1794-PS3电源模块和1794型I/O模块,联动台上的各种操作信号连接至本地I/O模块,人机界面通过ControlNet接口与1794-ACN15连接,1794-ACN15再通过ControlNet电缆连接至起重机网络中,与主机和其它系统进行通讯。

联动台操作手柄可采用档位给定和无级给定,给定信号通过总线传送至变频器,用以控制变频器的速度及启停。其中无级给定又分为编码器给定和电位器给定,编码器给定信号输入到PLC数字量模块,电位器给定信号输入到PLC模拟量模块,两种信号都通过PLC指令转换为变频器的标准信号(与速度相对应)。

这里需要说明的是,本系统中操作手柄主要用于调试和备用,变频器大部分的时间是用于自动工作的,联动台的面板上有各个料口的加料按钮,某个料口需要加料时,只需按下加料按钮即可,其它工作自行完成,因此操作手柄采用档位给定就行了。

联动台由左右控制箱、坐椅、脚踏开关三部分组成。控制箱由操纵传动机构、零位自锁机构、触头系统、凸轮、定位机构和箱体等六部分组成。

操动传动机构部分安装在箱体上部的罩内,该传动机构分为单手柄联动操纵机构、抓斗双手柄操纵机构、主付钩双手柄操纵机构、单手柄纵向操纵机构、记忆单手柄水平操作机构。手柄的运动通过齿轮传动于凸轮轴上。传动部分各支点全部用滚动轴承,以降低磨损和减少劳动强度。单手柄联动操纵机构可任意方向运动。当手柄纵或横向操作时,只能控制一台控制器,除此之外可同时控制二台控制器。双手柄操纵机构只能纵向操作,主付钩双手柄的二个手柄为分别操作,而抓斗双手柄的二个手柄即可分别操作,又可同时操作。单手柄纵向操纵机构通常用语控制起重机吊钩(联动台为3机构,大小车为联动手柄),单手柄水平操纵机构一般用于3型控制箱的后机构。

为避免由于设备的震动和碰撞使联动台发生误动作,在操纵机构的手柄上带有零位自锁机构。手柄由上下两半球组成,只有提握下半球时,才能使手柄离于零位进行操作。手柄一但离开零位,即可将下半球松开,继续操作。如经常采用反接制动停车,感到操作不便时,可将手柄下半球提起,再顺时针旋转,使下半球固定在提起位置,则零位自锁不起作用。水平手柄亦具有零位自锁机构,操作时将手柄球下按,使在零位时陷入凹处的定位件翘起即可转动操作,当手柄离开零位后,定位件亦离开凹口,此时操作,可不必再按手柄球。

当凸轮轴转动时,触头系统按规定的程序闭合。

联动台控制器的凸轮轴均为立式布置。凸轮片为插入式,这样不仅保证了装配位置准确,而且如欲改变触头分合程序时,可以方便地取下和装上其中任意凸轮。

联动台各档位置的定位是由定位杠杆、定位棘轮和定位弹簧的配合来实现的。定位棘轮上定位螺钉的位置决定了操纵手柄的档位数。联动台中各控制器的最大档位数为左右各六档。联动台的手柄操作力可以通过调整弹簧力使其在许可的范围内。

联动台的箱体是由钢板制成的,四周侧板均可方便的拆下,便于维修和安装配线用。

联动台坐椅底脚不固定,可以任意挪动,坐垫高度可调,并可随人体转动,靠背也可随人体需要变动。

联动台上除了主令控制器外,还有启动按钮、停止按钮、总断路器远程脱扣及合闸远程按钮、蘑菇头式紧急停止按钮等等。蘑菇头式紧急停止开关用于电气系统失控情况下的应急,总断路器远程脱扣按钮则用于总接触器粘连而无法停止总电源时。

10.罗克韦尔人机界面 PanelView

PanelView Plus终端是用于在工业环境下运行HMI机器级应用的操作员界面设备。这些设备用于以图形化方式监视、控制或显示信息,可帮助操作员快速了解应用的状态。该平台采用支持多种语言的通用开发软件进行编程,并集成到带有罗克韦尔自动化的系统中。

PanelView Plus可实现更强的机器性能,从而为最终用户和 OEM 带来更大的竞争优势。经过扩展的内存使应用具有更大的灵活性,而处理器速度的提升则使终端响应更快并且控制功能更强,从而为操作员带来了更好的体验。这两方面改进都能改善数据的可视化,为更好、更快地进行决策提供了平台。

PanelView Plus终端可提供多种模块化显示尺寸,能够根据应用所需精确选择。这为在多项应用中使用通用模块和可定制功能提供了标准化基础,从而降低了维护和库存成本。为符合更加严格的环境条件,还可提供高亮度、带涂层防护以及经过船舶认证的显示模块。

FactoryTalk® View是采用统一的外观、理念及导航方式的综合可视化解决方案,可帮助加快HMI应用开发及培训的速度。其支持罗克韦尔自动化集成架构,是可扩展的统一监控解决方案套装的一部分,该套装旨在通过网络将独立机器级应用与监管级 HMI 应用结合起来。该套件可提供应用重用功能及架构,以提高产量、降低运营成本并提升产品质量。

PanelView的尺寸为 6.5 到 15 英寸,并带有键盘、触摸屏或键盘/触摸屏组合输入的显示屏模块。本系统选择10寸的彩色触摸屏2711P-T10C4D8,可以通过以ControlNet、RS232、EtherNet/IP、USB、DH+/DH-485等接口连接至PLC网络,显示系统的所需信息。

11.配电、起升、运行机构说明

11.1 配电保护机构

配电保护机构设置有塑壳断路器、交流接触器等,塑壳断路器、交流接触器等低压电气采用ABB公司产品。塑壳断路器、交流接触器都安装有辅助接点,进入PLC主站上的输入模块,参与控制或监控,便于操作人员观察。

维修断路器安装在起重机安全滑线侧的吊笼处,设置了1台T5N 630 3P的塑壳断路器,分断力为36KA。为了检修时安全起见,在开关上还设有安全锁,只有断路器的触头断开时,安全锁才能挂上,并有明显的开(NO)关(OFF)标记。

配电控制屏内的总断路器同样设置了1台T5N 630 3P的塑壳断路器,内置辅助接点AUX、分励脱扣器SOR、储能电动操作机构MOE、直动操作旋转手柄RHD。

维修断路器与总电源断路器均为固定式、板前接线。

配电控制屏内设置有数字式电压、电流表及电源指示灯、急停按钮等。

总电源接触器为1台AF580-30-11三相交流接触器,AC1工作电流为800A,线圈电压为AC220V。该接触器拆卸灵活、接线方便。

11.2 起升机构

主起升设置了2台起重变频电机YZPH315M1-C/90KW(S3=60%工作制)进行驱动,由2台罗克韦尔的755S系列变频器20G1ANC260A(重级160KW)进行驱动。上升及下降方向均设定为4档,速度分别为:10%、20%、50%、100%,也可以自由设定。

每个变频器的上端依次设置有交流接触器、隔离开关熔断器组和交流电抗器。

交流接触型号为A185-30-11,AC1工作制电流为275A,带有一对辅助接点。

隔离开关熔断器组采用OS 250D 03K,带操作手柄OSV 250 DK和辅助接点OA1G10。

交流电抗器采用罗克韦尔的标准配置,也可采用第三方产品。

每个变频器的下端(输出端)连接了输出交流电抗器,用于改善输出电流。

变频器的制动单元已经内置,在制动单元的端子上外接了不锈钢制动电阻器,用于消耗电机制动或下降运行时产生的回馈能量。

变频器加装有CONTROLNET通讯卡20-750-CNETC,用于变频器的控制,例如变频器的启动、停止、速度给定以及与PLC的信息交换等等。

操作室的指令通过远程模块1794-ACN15与PLC主机连接,所有信号全部进入PLC的I/O系统,远程模块与主机通过CONTROLNET进行通讯。根据操作指令与反馈信息,控制系统就可以对提升机构进行合适的控制,另一方面,操作信息或故障信号显示在触摸屏上。

变频器还加装有编码器通讯卡20-750-ENC-1,用于提升电机的闭环控制。

制动器的动作是与变频器运行配合的,当电动机启动时,电机首先励磁,当达到一定力矩后,制动器的推杆电机得电打开,保证吊运负荷的安全。

机构设置零位继电器。零位继电器主要作用为,当机构重新上电时,若主令控制器不在零位,零位继电器不动作,机构不能运行,必须先回零,才能动作。

提升机构设有机械式超速开关,安装在电机轴上,用于检测起升机构是否超速。当电机速度超过1.1倍的同步转速时,超速开关动作,切断起升机构电源。同时提升抱闸接触器立即断电,制动器抱死,另外编码器起到超速保护作用。

提升机构设置有LX36-88提升专用限位开关,安装在卷筒的轴端,用于极限位置保护。提升机构设置了三道行程限位:第一道行程开关到位后,提升电机进行慢速运行;第二道行程开关到位后,提升电机停止运行;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,上升与下降的限位位置可根据现场具体调节。

提升机构还设置有重量传感器,为了测量精度,建议选择安装在定滑轮下传感器。为了便于地面人员的观察,在主梁上可设置大屏显示器,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。

提升机构的重量可在其变送显示器上显示,也可在触摸屏上显示。变送器上的4~20mA信号进入PLC模拟量模块,经处理后参与控制。

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%。

提升机构可设置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。

在制动器与电机风机的上侧,分别设置了马达开关、接触器,用于制动器与风机电机的缺相、短路、过流、接地等保护。为了使提升电机充分散热,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。

塑壳断路器、接触器、快速熔断器等都安装有辅助触头,该触头接点都进入PLC主站的输入模块用于系统监控。同时也起到过流、短路、缺相、接地、零位等保护作用。

11.3 小车运行机构

小车机构由2台YZPH132S-6/2.2KW(S3=60%工作制)起重变频电动机进行驱动,由1台罗克韦尔的755S系列变频器20G11NC022(重级7.5KW)进行驱动。

小车的前行及后行方向均设定为4档,速度分别为:10%、20%、50%、100%,也可以根据实际使用要求自由设定。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。

在变频器上侧设置了交流接触器、隔离开关熔短器组、交流电抗器,在变频器下侧与每台电动机上侧之间,分别设置了1台热继电器,用于保护变频器、电动机、电缆等。

在变频器的制动电阻端子上外接不锈钢制动电阻器,用于加速停车及定位。

在制动器与电机风机的上侧,分别设置了马达开关、交流接触器,用于制动器和风机电机的缺相、短路、过流、接地等保护。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。

小车运行机构设有前后限位开关,采用德国HBC公司的MICROSCAN微波防撞开关。距离极限位置1m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。

小车变频器还加装有CONTROLNET通讯卡20-750-CNETC、编码器通讯卡20-750-ENC-1,用于对小车变频器的控制及定位,控制方式与提升机构相似。

11.4 大车运行机构

大车由4台YZPH160L-6/7.5KW(S3=60%工作制)变频电动机进行驱动,设置了2台变频器进行控制,每2台电动机由1台变频器控制,变频器型号为20G11NC060(重级22KW)。

在同一导轨上可能有多台起重机,它们也可能同时工作,如果不采取措施或者处理不当,就会发生相互碰撞,碰撞严重时就会产生事故。为此大车限位也同样采用MICROSCAN微波防撞开关,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,避免两车发生碰撞。

大车机构控制方式和方法与小车机构类似,在此不再赘述。

上篇:水行业自动化解决方案