集装箱桥吊电控系统分析

1、青岛港湾职业技术学院授课教案 编号：第8 周 第15次课 题 集装箱桥吊电控系统分析（一） 班 级 05港电一 授课日期 年 月 日 星期 目 的与要 求1、掌握集装箱桥吊供电线路2、掌握集装箱桥吊起升机构的电气控制原理3、掌握集装箱桥吊大车机构的电气控制原理重 点集装箱桥吊起升机构和大车机构的电气控制原理难 点变频器对起升机构大车机构的先到先服务控制授课方式课堂讲授教 具多媒体教学过程设计一、 供电线路供电系统框图码头供电设施装卸桥高压电缆卷筒装卸桥高压配电柜主要变压器辅助变压器各机构驱动装置控制系统、照明、辅助系统教 学 过 程1、电源及电压等级：岸桥由三相交流电源供电，供电电压根据码头的

2、供电要求，一般在3.3KV-16KV。通过一个主动力变压器(功率在800KVA4500KVA之间)，供起升、大车、俯仰、小车驱动电源用；另有一个辅助变压器(功率在100KVA300KVA之间)供辅助机构、控制和照明用。电源频率为50HZ或60HZ。青岛港岸桥的电压等级和类别:（1）主电源: 三相10千伏，交流，50HZ；（2）起升/大车、俯仰/小车驱动器电源: 525伏,交流；（3）辅助动力电源: 380/220伏，交流，三相，50HZ；（4）控制电源: 220伏，交流，单相,50HZ； 24伏,直流；（5）维修照明电源: 380/220伏，交流，50HZ。2、供电方式:（1）码头接线箱提供n

3、千伏电源，通过机上电缆卷筒接至机器房内的高压进线柜并由变压器配电柜供电给变压器。（2）应急岸电电源(380V,50Hz)，通过海侧门腿上的应急电源箱接到电气房内低压柜，供机构应急运行和PLC、照明、维修用电。（3）小车及吊具上的驱动与控制电源及通讯电缆，均经过电缆悬挂装置由电气房接至司机室吊具柜内，后大梁电缆槽、机房底部电缆槽与电气房底部相通。（4）吊具电缆采用48芯特软电缆；吊具上下架的电气连接采用55芯专用插头插座。通过供电系统框图和组态画面形象展示供电线路教 学 过 程二、起升机构的电气控制1、 概述起升机构由两台交流永磁变频电动机驱动，起升电机1与大车电机1、起升电机2与大车电机2分别

4、共用一套变频调速装置日本安川 H5港机专用变频器，采取先到先服务的控制方式（联动台上起升和大车共用一个十字手柄）, 可分别不同时地运行起升或大车机构。起升机构为带PG矢量控制。2、起升控制过程起升控制逻辑建立变频器速度给定，加减速给定信号、运行信号，终点旁路信号及紧停信号等，起升机构通过司机室联动台上的起升手柄手动操作，手柄的方向触点触发运行方向命令，手柄动作时，数字式主令手柄通过绝对值光电编码器发送一个格雷码至PLC远程输入输出摸块。此信号通过PLC软件运算，被校准为对应手柄零位为0、手柄最大为10000的数，此数值范围为-10000到+10000，与手柄编码器发送的格雷码数据一一对应，经过

5、匀加减速运算（加减速时间在程序中设定）后送到起升变频器。（图6）起升和下降各有4至5个档位，当手柄在不同档位间变化时，手柄给PLC的数据是连续变化的。起升电机通过通过旋转编码器将电机转速反馈给起升变频器，而将转速、电流、转矩等信号发送至PLC，在PLC中进行运算，再反过来控制电机，以达到更好的控制效果。例如在满载时，输出最大恒转矩，可达到额定转矩的170%甚至更高；而在空载或轻载时，为了提高工作效率，充分发挥电机功率，在PLC中利用起升变频器送来的转速、电流、转矩等信号进行运算，模拟恒功率控制，实现基速以下恒转矩控制，基速以上恒功率控制。通过CMS动画展示起升机构电气驱动原理教 学 过 程3、

6、 硬件保护：在出现设备错误或轮胎吊处于危险状况时，安全措施确保轮胎吊马上停止错误动作，并报警提示。因为这种保护一般是使用保护电器的触点来切断PLC外部的硬件回路，因此叫做硬件保护。（1）紧停保护：当轮胎吊处于紧急状况，按此按钮。控制立即断开，所有制动器立即制动。紧停按钮安装在电气房侧、柴油机侧大梁，小车架以及司机室联动台上。紧停后，必须按复位按钮一次，起升变频器才能重新启动运行。（2）起升超速开关：起升卷筒装有一个超速开关，起升、下降转速超过额定转速的115%时，超速开关动作，切断电路。同时，控制合指示灯闪烁。必须按复位按钮一次，起升变频器才能重新启动运行。（3）超高保护：主要指起升超高限位（

7、又叫重锤或上极限），极限限位动作将切断起升电路，停止当前动作，制动器抱闸，必须按旁路按钮才能退出。（4）起升过载保护：轮胎吊装有一套重量传感装置。包括小车架上四个插销式重量传感器，右联动台上的液晶显示屏可以显示起升重量。另外，司机室的联动台上有一个超重指示灯，当负载超过额定负载100%，但不到110%时，该指示灯亮，并且蜂鸣器报警，但能慢速上升；当负载超过110%时，延时1.5秒停止上升，超重指示灯亮，同时蜂鸣器报警，起升只能下降，不能上升，小车和大车也不能动作，必须将故障复位后方可动作。（5）变频器过热保护: 当驱动柜内部温度超过允许值时停止机构的运行。通过组态画面和CMS动画展示起升机构由

8、PLC和变频器联合控制的原理展示部分PLC程序展示紧停开关、起升超速开关、超高限位、起升过载装置的实物图片教 学 过 程4、 软件保护按钮、限位开关、继电器和接触器以及空气开关的辅助触点等输入设备接到PLC的输入模块上，在PLC程序中利用这些输入信号对各种输出进行相关的连锁条件设置。当PLC监控到输入设备的各种异常变化时，切断相关电路，这叫做软件保护。如：（1） 起升电机制动器接触器检查，如果检查到制动器命令和制动器接触器触点输入不一致达1.5秒，停止继电器失电。（2）起升电机制动器释放检查，如果检查到制动器释放限位输入和制动器接触器触点输入不一致达1.5秒、停止继电器失电。（3）起升电机制动

9、器抱闸检查，如果检到马达制动器释放限位输入和制动器命令输出不一致达1.5秒，停止继电器失电。（4）起升着箱及松绳保护:当PLC检测到着箱,将不允许继续下降,而只能慢速起升, 直到该状态解除。5、 起升附属机构控制（1）起升马达风机控制：当起升控制合时，起升马达风机启动，只要控制电源保持通电，风机就一直运行。如果2分钟内没有手柄指令信号，风机将自动停止。如果风机命令与接触器辅助触点反馈输入不一致达1.5秒，风机接触器将失电，此时起升运行允许不满足，起升动作将被禁止直至此状态被改正。（2）起升变频器风机控制，当起升控制合时，起升变频器风机启动，只要控制电源保持通电，风机就一直运行，如果变频器风机命

10、今与风机接触器辅助触点输入不一致达1.5秒。风机接触器将失电，此时起升运行允许不满足，起升动作将被禁止直至此状态被改正。展示部分PLC程序教 学 过 程三、大车机构电气控制1、概述大车行走机构由24台交流鼠笼式电机驱动，陆侧、海测各12台。与起升1和起升2电机共用里两台变频器，正常状态时两台变频器各驱动一侧12台行走电机，应急状态（如一台变频器故障）时，由一台变频器同时驱动24台行走电机。由相应的交流接触器分别选择起升和1#大车的运行，二机构各有独立的速度调节器,电流调节器,电流限制值,过流脱扣保护及磁场控制参数等。为防止二个机构在同一时刻运行,采用先到先服务的方法,即先操作的机构先运行, 只

11、有当一个退出运行后, 另一个机构才能运行。大车机构为不带PG的开环V/F控制。2、大车控制过程大车控制逻辑建立变频器速度给定，加减速给定信号、运行信号，终点旁路信号及紧停信号等，大车机构通过司机室联动台上的大车手柄手动操作，手柄的方向触点触发运行方向命令，手柄动作时，数字式主令手柄通过绝对值光电编码器发送一个格雷码至PLC远程展示部分PLC程序通过CMS动画展示大车机构电气驱动原理教 学 过 程输入输出摸块。此信号通过PLC软件运算，被校准为对应手柄零位为0、手柄最大为10000的数，此数值范围为-10000到+10000，与手柄编码器发送的格雷码数据一一对应，经过匀加减速运算（加减速时间在程

12、序中设定）后送到大车变频器。因为大车有两个变频器共同控制大车动作，故命令都复制给两个变频器。3、 大车硬件保护：（1）大车两侧设有超声波防撞检测装置，当两台岸桥接近到一定距离时报警，停止当前动作，行走制动器抱闸。（2）大车设有夹轨器，大车停止时用来抱住行走轮，防止行走轮爬动。（3）大车两侧设有锚定装置，当接触锚定时大车才能行走，大车长时间停车或大风时必须进行锚定。（4）驱动器过热保护: 当驱动柜内温度超过允许值时,停止大车机构运行。硬件保护动作时，必须排除相关故障，然后按故障复位按钮，重新启动机构。4、 大车软件保护PLC内部控制逻辑监控大车运行的异常状态，发生异常时，切断大车运行电路。（1）大车电机制动器接触器检查，如果检查到制动器命令和制动器接触器触点输入不一致达1.5秒，停止继电器失电。（2）大车电机制动器释放检查，如果检查到制动器释放限位输入和制动器接触器触点输入不一致达1.5秒，停止继电器失电。通过组态画面和CMS动画展示大车机构由PLC和变频器联合控制