大型龙门式二维扫描塔方案说明.doc

大型龙门式二维扫描塔电气系统方案说明一、 概述大型龙门二维扫描塔架电气系统（以下简称整机电气系统）主要实现以下功能：1、 整个的塔架所有用电设备的供电、配电；2、 接受本地和远程运行指令；3、 根据运行指令实现电气驱动装有仪器柜的小车（以下简称小车）在X/Y二维坐标上的运动；4、 小车运行状态及主要电气装置的运行状态显示；二、 电气系统构成电气系统按照其功能可以分为配电保护部分、小车水平移动（以下简称小车）驱动部分、小车垂直移动（以下简称升降）驱动部分、控制及PLC部分、操作及监视部分。实现上述部分的元器件，除远程计算机之外，其余部分根据塔架实际空间条件安装在一个或几个电气柜中。三、 配电保护部分配电保护部分驳接来自地面的3AC380V50Hz电源，为塔架所有的用电设备提供、分配不同级别的电源。包括电气电气传动所用的3AC380V50Hz电源，控制系统所用的单相AC220V50Hz电源，照明、插座、空调等辅助设备所用的单相AC220V50Hz电源。主要元器件和电路环节包括总断路器（带欠压脱扣）、总接触器；控制系统电源分配断路器、控制变压器、安全保护继电器逻辑环节；辅助电源分配断路器、照明变压器、分支线路保护断路器等。四、 小车驱动部分小车驱动部分由两套硬件相同的组件构成，每套组件各对应一台电机。每套组件的主要元器件和电路环节包括的动力进线保护刀熔开关、全数字式交流变频器、制动电阻器、制动器控制电路环节。变频器采用开环直接转矩控制。五、 升降驱动部分升降驱动部分与单套小车驱动组件相似，只是变频器采用增量脉冲编码器构成闭环直接转矩控制。六、 控制及PLC部分1、 硬线逻辑保护凡是涉及到紧急情况下安全停车的电路环节，除了PLC参与控制之外，均由继电器硬线逻辑做保护，具体包括紧急停止按钮、立柱两端升降终点限位、下横梁两端小车终点限位，升降电机附带超速开关、连锁继电器等。2、 PLCPLC采集所有开关量输入信号，按照预设的程序进行处理，然后通过开关量输出信号驱动接触器、继电器等执行元器件，最终实现整机所有动作。主要包括电源模块、CPU模块、DI模块、DO模块、通讯模块。3、 现场网络通讯电气系统中的PLC、变频器、显示单元、远程计算机之间采用专用工业现场网络总线连接交换数据。主要包括CPU通讯接口、专用通讯板卡、通讯电缆、光纤、光电转换模块等。七、 操作及监视部分操作分成本地操作和远程操作，选择开关设置在控制上。1、 本地操作本地控制有两种方案可以选择，一、在控制面板上安装触摸屏，在触摸屏上设定运行速度，通过触摸屏上的软件按钮或实际硬件按钮控制运动的启动、停止和方向，实现各机构以012m/min之间的某个恒定速度运行。二、模仿起重机操作，采用主令手柄加绝对值编码器实现各机构的连续无级变速运行。2、 远程操作远程操作在远程计算机的键盘上设定速度，通过键控制运动的启动、停止和方向。必要时可以按照预设的运行轨迹做函数曲线运行。3、 本地监视在触摸屏上显示运行速度、运行坐标、电气参数、故障指示等信息。4、 远程监视在远程计算机上显示运行速度、运行坐标、电气参数、故障指示等信息。八、 位置检测为了检测小车运行和升降运行位置坐标，立柱上下两端配有绝对值位置编码器用来采集立柱位置信号，并参与立柱垂直度的纠正。仪器柜同样配有位置编码器负责采集仪器柜的位置。九、 主要元器件选型1、 低压电器：ABB；2、 变频器：ABB，ACS800；3、 PLC：SIEMENS，S7-300；4、 触摸屏：SIEMENS TP270；5、 工控机：研华；6、 绝对值编码器：P+F；7、 增量编码器：渡边；8、 制动电阻器：圣意。十、 主要应用软件和工具软件配置现场网络总线ProfiBus-DP。1、 STEP7-5.2；2、 PROTOOL；3、 WINCC；4、 DRIVESWINDOW。十一、 典型工作流程1、 本地操作在PLC接受到控制指令（来源于控制面板上触摸屏或者主令手柄加绝对值编码器）后，依据指令通过ProfiBus通讯总线控制各个机构变频器以指令要求的速度控制电动机运行。升降机构变频器在接受到PLC的运行指令后将向电机施加一定的电压和频率，当变频器检测到电机的转矩到达要求的启动转矩时，变频器将向PLC发出抱闸打开的信号，然后PLC控制升降抱闸打开，然后PLC根据抱闸上的限位或抱闸接触器的打开信号向变频器发出抱闸打开确认信号，然后变频器开始安装PLC的速度指令控制电机运行，电机运行速度将通过电机所带的增量型编码器反馈到升降变频器，升降变频器将依据速度指令和速度反馈以矢量控制方式对电机进行控制。小车运行则不需要抱闸打开和确认信号，PLC在会先打开小车运行抱闸，然后向变频器发出运行指令，变频器接受到PLC的运行指令后则会安装PLC的速度指令控制电机运行。电机的运行情况通过立柱两端的绝对值编码器反馈到PLC，由PLC再进行小车运行位置的换算，速度换算，得到新的附加速度给定值，然后结合控制指令将新的给定值再传送到小车运行变频器，小车运行变频器再根据该速度对小车运行电机进行控制。如果在PLC中计算到小车运行存在偏差，则以1#小车电机速度为基准，将偏差值附加到2#小车速度给定，对2#小车电机重新控制。PLC在执行指令同时将检测升降和小车运行运行的限位信号，当限位动作时控制变频器停止相应机构的运行，并且在紧急情况（超速，急停）下，将控制变频器进行紧急停止动作，同时将断开制动器电源。PLC在执行指令同时，升降和小车的位置编码器将升降和小车的实际运行位置反馈到PLC中，PLC将各个机构的运行位置与指令要求的位置进行比较，如果到达指令要求的位置，将控制变频器停止运行。2、 远程操作在远程操作时，PLC将通过ProfiBus通讯总线获得远程计算机的运行和速度信号，然后依据指令对变频器进行控制，控制方式于本地操作相同。3、 显示在PLC执行指令的过程中PLC将会通过ProfiBus通讯总线将各个机构的运行速度、位置、电压、电流、故障等信息传送到触摸屏和远程工控机，而触摸屏和远程工控机都通过专用软件接受PLC的这些信号，并将它门以图形、数字、动画的等形式显示出来。十二、 整体布置图控制电缆，动力电缆，信号电缆立柱电机1，位置编码器仪器柜电机，位置编码器，速度反馈编码器立柱电机2，位置编码器本地操作站，控制柜，操作台，显示装置，CPU主站，空调仪器