王吉明（西門子工廠自動(dòng)化工程有限公司，上海 200030）

1 概述

隨著國(guó)內(nèi)海洋工程裝備進(jìn)入了新的發(fā)展階段，千噸級(jí)超大型構(gòu)件、大型海工構(gòu)筑物的碼頭吊運(yùn)和起落駁，以及特種海工船舶下水等已成為瓶頸。為了突破這方面的瓶頸限制，上海外高橋造船海洋工程有限公司及中船重工第九設(shè)計(jì)院工程有限公司提出了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的海工專用框架式起重機(jī)這樣一種特殊的起重機(jī)結(jié)構(gòu)方案。針對(duì)該起重機(jī)的特點(diǎn)，西門子工廠自動(dòng)化工程有限公司專門設(shè)計(jì)了該框架式起重機(jī)安全、可靠、節(jié)能、完善的電氣控制技術(shù)方案。

圖1所示起重機(jī)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的海工專用框架式起重機(jī)，是門式起重機(jī)和行車的有機(jī)結(jié)合體。其跨度為59.5m，起升高度45m，可最大吊運(yùn)高40m、寬45m、長(zhǎng)100m、重1200t的超大型構(gòu)筑物，配有雙駕駛室，可以最大限度地消除操作盲區(qū)，具有良好的穩(wěn)定性和安全性。它的成功研制及投入使用，不僅填補(bǔ)了我國(guó)千噸以上級(jí)框架式起重機(jī)的設(shè)計(jì)建造空白，解決了大型海工構(gòu)筑物、海洋工程特種船建造、吊（裝）運(yùn)以及下水等難題，也為進(jìn)一步提高上海海洋工程裝備建造效率，提升制造能級(jí)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

圖1 框架式起重機(jī)結(jié)構(gòu)視圖

該框架式起重機(jī)機(jī)構(gòu)包括：框架大車及其平臺(tái)上的固定主梁及移動(dòng)主梁，固定主梁及移動(dòng)主梁上的小車機(jī)構(gòu)，小車機(jī)構(gòu)上的起升機(jī)構(gòu)。框架大車帶動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)在大車軌道上運(yùn)行，固定主梁固定于框架結(jié)構(gòu)上，移動(dòng)主梁在框架結(jié)構(gòu)軌道上運(yùn)行，一個(gè)起重600T的小車機(jī)構(gòu)在固定主梁軌道上運(yùn)行，兩個(gè)各起重300噸的小車機(jī)構(gòu)在移動(dòng)主梁軌道上運(yùn)行。各小車內(nèi)的主起升機(jī)構(gòu)帶動(dòng)負(fù)載起升、下降運(yùn)行。

本文介紹了框架式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)組成，在此基礎(chǔ)上具體分析了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)容量計(jì)算選型；根據(jù)框架式起重機(jī)框架大車海陸側(cè)剛性連接的特點(diǎn)，提出微動(dòng)糾偏同步控制方法；設(shè)計(jì)多機(jī)構(gòu)同步及主起升III卷筒剛性連接的兩電機(jī)主從力矩控制；針對(duì)傳統(tǒng)起重機(jī)防溜鉤方法存在的缺陷提出了改進(jìn)控制方法，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

（1）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主回路

圖2為框架式起重機(jī)三相交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主回路圖，由兩臺(tái)630kW的西門子Sinamics S120系列整流回饋裝置ALM為12臺(tái)S120系列逆變器提供直流母線電源，從而驅(qū)動(dòng)框架式起重機(jī)12個(gè)主要機(jī)構(gòu)的交流電機(jī)。

圖2 框架式起重機(jī)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主回路

如圖2所示，高壓進(jìn)線為10kV 50Hz三相交流電源，我們通過(guò)一個(gè)三繞組變壓器給兩個(gè)整流回饋裝置ALM供電。西門子ALM整流回饋裝置能夠根據(jù)負(fù)載工作狀況主動(dòng)調(diào)節(jié)功率因素使其恒接近為1，且無(wú)常規(guī)整流器通常無(wú)法避免的換向缺口，最大限度地減少對(duì)供電電網(wǎng)的干擾，同時(shí)又能有效地將再生能量回饋給電網(wǎng)，節(jié)約能源。由于框架式起重機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)，兩個(gè)ALM整流裝置分別放置在1#和2#電氣房中，直流母線是互相獨(dú)立的，各自給6個(gè)機(jī)構(gòu)的逆變器提供直流母線電源。

（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

框架式起重機(jī)的控制系統(tǒng)由西門子S7 PLC S7-400系列CPU414-3DP和分布式I/O ET-200M的從站構(gòu)成，S120驅(qū)動(dòng)控制由CU320-2DP控制單元完成。圖3為框架式起重機(jī)的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，

圖3 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置

CPU安裝在1#電氣房的PLC柜中，交流驅(qū)動(dòng)器控制單元CU320-2DP也通過(guò)PROFIBUS連接到PLC，速度給定值控制字和狀態(tài)字通過(guò)數(shù)據(jù)總線PROFIBUS傳輸。數(shù)據(jù)總線的波特率為1.5 MB/ s。

1#電氣房的所有ET-200M站、副司機(jī)室的ET-200M站及1#電氣房的驅(qū)動(dòng)控制單元CU320-2DP通過(guò)PROFIBUS連接到CPU；固定主梁上的1#、2#小車本地低壓控制柜ET-200M站先通過(guò)光纖連接到1#電氣房的OLM，再通過(guò)PROFIBUS連接到CPU；1#電氣房的OLM通過(guò)光纖連接到2#電氣房的OLM。

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2#電氣房的所有ET-200M站、主司機(jī)室的ET-200M站及2#電氣房的驅(qū)動(dòng)控制單元CU320-2DP通過(guò)PROFIBUS連接到2#電氣房的OLM；移動(dòng)主梁上的3#小車本地低壓控制柜ET-200M站通過(guò)光纖連接到2#電氣房的OLM。

PLC有一個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)口用于PLC和CMS之間的通訊，如CMS沒(méi)有連接或停止框架式起重機(jī)的操作不會(huì)受到影響。電氣房CMS裝有STEP7編程軟件及STARTER變頻器調(diào)試軟件用于維護(hù)以及故障查找。三個(gè)西門子工控機(jī)PC677分別安裝在固定梁電氣房和主、副司機(jī)室內(nèi)作為CMS顯示，CMS由西門子WinCC軟件開發(fā)而成。

3 驅(qū)動(dòng)容量校驗(yàn)計(jì)算

根據(jù)技術(shù)招標(biāo)書，本起重機(jī)主要工作機(jī)構(gòu)電機(jī)參數(shù)如表1所示：

表1 各主機(jī)構(gòu)電機(jī)參數(shù)

下面分別以起升、小車、大車機(jī)構(gòu)為例，校驗(yàn)計(jì)算驅(qū)動(dòng)容量。

4臺(tái)主起升電機(jī)和1臺(tái)副起升電機(jī)為西門子產(chǎn)品，主起升電機(jī)型號(hào)選擇強(qiáng)迫風(fēng)冷型電機(jī)1PQ8 357-8PB50-Z，從電機(jī)手冊(cè)上可以查得此型號(hào)電機(jī)功率315kW，在400V時(shí)額定電流為580A，由于電機(jī)在741rpm額定轉(zhuǎn)速時(shí)的效率及功率因素一定，電機(jī)在500V時(shí)的電流折算如下:

按國(guó)家規(guī)范G B 3 8 1 1，起升電機(jī)按1.2 5 考慮過(guò)載，Inh=452×1.25=565A。逆變器在允許的耐壓等級(jí)下的輸出功率取決于電流輸出能力，因此逆變器按照電流選型。根據(jù)以上數(shù)據(jù)選配的逆變器型號(hào)為6SL3720-1TE36-1AA0，功率315kW，重載基準(zhǔn)負(fù)載電流460A，過(guò)載能力150%(60s)。從樣本得知額定負(fù)載時(shí)所選逆變器的額定電流INA=605A>電機(jī)的額定電流IN=452A；起升負(fù)載按1.25倍過(guò)載考慮，逆變器最大電流為885A> Inh=565A；

逆變器在5 0 0 V 輸出電壓時(shí)對(duì)應(yīng)的名義功率為315kW×500V/400V=393.8kW。經(jīng)過(guò)校驗(yàn)可知，上述所選的起升逆變裝置滿足客戶負(fù)載要求。

1#小車有4臺(tái)11kW電機(jī)，500V時(shí)電流為17.9A，過(guò)載系數(shù)為1.5，工作制：S1，根據(jù)機(jī)械提出的額定總靜負(fù)載功率計(jì)算總靜負(fù)載電流（100%負(fù)載）：IN=17.9×4 =72A，允許過(guò)載時(shí)的負(fù)載電流，按照總靜負(fù)載電流的1.5倍考慮：IG= 72×1.5 = 108A。根據(jù)以上數(shù)據(jù)選配的逆變器型號(hào)為6SL3720-1TE28-5AB0，功率46kW，額定電流85A，最大電流為141A，過(guò)載能力150%(60s)?？梢?，IN<85A，IG<141A，所選小車逆變裝置滿足負(fù)載要求。

框架大車機(jī)構(gòu)海陸側(cè)各有11臺(tái)22kW電機(jī)，500V時(shí)電流為37A，過(guò)載系數(shù)為1.5，根據(jù)機(jī)械提出的額定總靜負(fù)載功率計(jì)算總靜負(fù)載電流（100%負(fù)載）：IN=37×11 =407A，允許過(guò)載時(shí)的負(fù)載電流，按照總靜負(fù)載電流的1.5倍考慮：IG= 407×1.5 = 610A。根據(jù)以上數(shù)據(jù)選配的逆變器型號(hào)為6SL3720-1TE35-0AA0，功率250kW，額定電流490A，最大電流為715A，過(guò)載能力150%(60s)。可見，IN<490A，IG<715A，所選大車逆變裝置滿足負(fù)載要求。

4 框架式起重機(jī)大車同步及糾偏控制

框架式起重機(jī)的框架大車海陸側(cè)是剛性連接在一起的，但由于跨距為59.5m，在實(shí)際使用過(guò)程中受到各種因素的影響，如海陸側(cè)運(yùn)行阻力不同，機(jī)械制造時(shí)走輪直徑偏差，電磁干擾等。這些因素會(huì)造成海陸側(cè)腿運(yùn)行中速度快慢不一，造成位置偏差，偏差過(guò)大時(shí)甚至?xí)目蚣苁狡鹬貦C(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。這種情況下，框架式大車海陸側(cè)運(yùn)行同步及安全的偏差檢測(cè)控制顯得尤為重要。

同步控制原理如圖4所示：

圖4 框架大車同步控制

海側(cè)1#電機(jī)和陸側(cè)1#電機(jī)安裝有增量式脈沖編碼器實(shí)時(shí)檢測(cè)海陸側(cè)的行走速度，通過(guò)編碼器模塊SMC30連接到各自的逆變器做速度閉環(huán)控制。如果同側(cè)電機(jī)實(shí)際反饋速度與給定速度偏差過(guò)大或海陸側(cè)電機(jī)實(shí)際反饋速度偏差過(guò)大，需要停止大車運(yùn)行進(jìn)行保護(hù)，然后檢查故障原因。

為保證起重機(jī)正常、安全地工作，框架大車運(yùn)行系統(tǒng)采用兩套相互獨(dú)立的編碼器雙重保護(hù)糾偏裝置。海側(cè)和陸側(cè)各自通過(guò)一個(gè)檢測(cè)輪安裝絕對(duì)值編碼器實(shí)時(shí)檢測(cè)海陸側(cè)的位置。如果只依靠絕對(duì)值編碼器檢測(cè)位置，當(dāng)檢測(cè)輪在軌道面打滑或堵轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)造成位置檢測(cè)不準(zhǔn)確。我們將編碼器模塊SMC30采集的增量式脈沖編碼器信號(hào)傳輸?shù)侥孀兤骺刂茊卧狢U320-2DP，根據(jù)大車減速箱變比和大車輪徑計(jì)算得到大車的實(shí)際位置，這個(gè)位置用于和絕對(duì)值編碼器檢測(cè)的位置進(jìn)行比較。如果同側(cè)兩個(gè)編碼器位置偏差過(guò)大，說(shuō)明其中一路檢測(cè)肯定出現(xiàn)問(wèn)題，這時(shí)候需要停止大車運(yùn)行，檢查排除故障；如果海陸側(cè)編碼器位置偏差過(guò)大，同樣需要進(jìn)行停車保護(hù)。

由于框架大車海陸側(cè)的剛性連接，同步糾偏時(shí)的控制量要保持比較小的范圍進(jìn)行微動(dòng)糾偏，以免造成機(jī)械結(jié)構(gòu)損傷。司機(jī)通過(guò)大車主令手柄操作框架大車時(shí)，大車海側(cè)和陸側(cè)逆變器的初始速度給定是相等的，在絕對(duì)值編碼器檢測(cè)的框架大車海陸側(cè)位置偏差達(dá)到30mm時(shí)，自動(dòng)糾偏功能激活，偏差值被送到PLC的PID控制器中，經(jīng)計(jì)算后輸出速度附加給定值 ，速度主給定和附加給定共同作用在海側(cè)逆變器的速度控制器上，對(duì)海側(cè)和陸側(cè)電機(jī)進(jìn)行相對(duì)速度調(diào)整，實(shí)現(xiàn)框架大車的同步控制。當(dāng)起重機(jī)海陸側(cè)運(yùn)行行程偏差達(dá)到59.5mm～119mm時(shí)，框架大車降速糾偏，并發(fā)出相應(yīng)的警示，司機(jī)室框架大車同步報(bào)警指示燈閃亮；當(dāng)起重機(jī)海陸側(cè)運(yùn)行行程偏差大于119mm時(shí)，框架大車自動(dòng)停車，并在司機(jī)室發(fā)出報(bào)警信號(hào)，司機(jī)室框架大車同步報(bào)警指示燈常亮。偏差發(fā)生后，只能通過(guò)本地操作箱手動(dòng)操作海側(cè)或陸側(cè)運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行手動(dòng)糾偏，消除偏差并查處誤差原因后恢復(fù)框架大車運(yùn)行。

為了防止增量型脈沖編碼器與絕對(duì)值編碼器的測(cè)量誤差累積，我們?cè)诖筌囓壍纻?cè)間隔固定距離安裝基準(zhǔn)磁塊對(duì)編碼器校準(zhǔn)，以提高測(cè)量精度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)起重機(jī)軌道情況，此間隔距離定為35m，基準(zhǔn)磁塊排布如圖5所示：

圖5 大車基準(zhǔn)磁塊排布

在起重機(jī)和地面建立以35m為刻度的絕對(duì)坐標(biāo)系，校準(zhǔn)的原理是讓兩個(gè)坐標(biāo)系重合。200m為軌道中間位置，向左磁塊計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)依次遞增，向右磁塊計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)依次遞減，當(dāng)大車行走到磁鐵同步區(qū)域時(shí)，磁感應(yīng)同步限位觸發(fā)，將大車海側(cè)和陸側(cè)的編碼器位置分別記錄；到下一次磁鐵同步區(qū)域感應(yīng)前海側(cè)和陸側(cè)行走的相對(duì)位移作為糾偏PID控制器的輸入量，去調(diào)節(jié)框架大車海陸側(cè)電機(jī)的速度。如果在磁鐵同步區(qū)域中磁感應(yīng)限位未檢測(cè)到，則大車減速運(yùn)行，直到下一個(gè)磁鐵同步區(qū)域；如果連續(xù)2個(gè)同步區(qū)域均未檢測(cè)到磁塊，則大車停止運(yùn)行。實(shí)踐證明，這種基準(zhǔn)磁塊校準(zhǔn)方法可以有效地將編碼器累計(jì)誤差控制在一個(gè)檢測(cè)區(qū)間以內(nèi)，提高了同步糾偏控制的精確度和穩(wěn)定性。

5 起升同步和主從控制，小車同步及防撞

框架式起重機(jī)有三臺(tái)小車，1#小車和2#小車位于移動(dòng)梁，額定載荷300t，機(jī)械房?jī)?nèi)起升機(jī)構(gòu)卷筒各自由一臺(tái)315kW電機(jī)拖動(dòng)；3#小車位于固定梁，額定載荷600t，其中起升機(jī)構(gòu)卷筒由兩臺(tái)315kW起升電機(jī)拖動(dòng)，兩臺(tái)電機(jī)要做主從控制以合理分配力矩。框架式起重機(jī)吊載較大噸位分段時(shí)需要三個(gè)起升吊鉤聯(lián)動(dòng)，而且三個(gè)小車機(jī)構(gòu)也要同步運(yùn)行，移動(dòng)梁上的兩個(gè)小車之間還需要考慮防撞保護(hù)。

（1）起升或小車的同步控制需要綜合考慮以下內(nèi)容：建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參考坐標(biāo)系；速度和位置同步；各機(jī)構(gòu)之間的安全聯(lián)鎖。所有起升機(jī)構(gòu)的高度參考點(diǎn)都是一樣的，一般以地面水平面作為參考0m位置，通過(guò)高精度激光測(cè)距儀對(duì)起升絕對(duì)值編碼器位置進(jìn)行校準(zhǔn)，三個(gè)小車機(jī)構(gòu)的水平0m位置參考點(diǎn)也是一致的，然后通過(guò)高精度激光測(cè)距儀對(duì)小車絕對(duì)值編碼器位置進(jìn)行校準(zhǔn)，這樣起升和小車機(jī)構(gòu)均有了標(biāo)準(zhǔn)的參考坐標(biāo)，便于用戶實(shí)時(shí)查看相應(yīng)機(jī)構(gòu)位置信息，而且在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)行多機(jī)構(gòu)同步控制。速度和位置同步原理如圖6所示：

圖6 多機(jī)構(gòu)同步控制

選擇一個(gè)機(jī)構(gòu)作為主軸，其他從軸機(jī)構(gòu)的速度給定跟隨主軸，同步控制激活時(shí)分別記錄各從軸與主軸的初始相對(duì)位置偏差作為控制基準(zhǔn)，同步運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)各從軸與主軸的實(shí)際相對(duì)位置，如果實(shí)際相對(duì)位置超過(guò)初始相對(duì)位置100mm，則激活相對(duì)位置控制器，偏差值作為位置控制器調(diào)節(jié)輸入量去調(diào)節(jié)從軸速度直到主從軸的實(shí)際相對(duì)位置回到允許范圍內(nèi)。為了保證同步運(yùn)行的安全性，任意軸的軟硬件保護(hù)及安全回路均同時(shí)對(duì)同步運(yùn)行中的其他軸起作用，而且軸與軸之間也有必要的同步速度和位置偏差檢測(cè)連鎖，最大程度上保證了同步運(yùn)行的穩(wěn)定可靠。

（2）600t起升卷筒是由兩臺(tái)315kW電機(jī)拖動(dòng)，機(jī)械同軸剛性連接。為了實(shí)現(xiàn)同軸相連的兩臺(tái)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中保持負(fù)荷的均勻分配，兩臺(tái)逆變器需要采用主-從控制。主-從控制可分為兩種方式：速度跟隨，轉(zhuǎn)矩限幅；速度控制，轉(zhuǎn)矩跟隨。第一種方式將主裝置的速度給定發(fā)給從裝置，使從裝置與主裝置運(yùn)行在同一個(gè)速度設(shè)定值下；同時(shí)將主裝置速度環(huán)的輸出，即主裝置電流閉環(huán)的主給定，傳給從裝置，作為從裝置中的轉(zhuǎn)矩限幅。另外，為了使從裝置能在速度方面快速跟隨主裝置的速度，將從裝置的速度給定通道的輔助給定略微提高。這種方式下兩臺(tái)電機(jī)間可能存在微小的速度差異。第二種方式主裝置采用速度控制方式，速度環(huán)和電流環(huán)均以正常的方式運(yùn)行；從裝置采用轉(zhuǎn)矩控制方式，速度環(huán)在整個(gè)過(guò)程中始終處于飽和狀態(tài)，電流環(huán)接收主裝置的速度環(huán)輸出作為主給定；即主-從裝置共同使用主裝置的速度環(huán)。這種方式兩臺(tái)電機(jī)間基本上不存在速度差異，所以本項(xiàng)目采用主機(jī)速度控制，從機(jī)轉(zhuǎn)矩跟隨的主-從控制方式。

為了保證主-從單元之間信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性，很多方案采用以光纖為傳輸介質(zhì)的通訊方式，逆變器側(cè)需要加光纖通訊板。本項(xiàng)目使用的西門子Sinamics系列驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，做主-從控制的兩個(gè)起升逆變器通過(guò)Drive-Cliq通訊電纜連接到同一個(gè)控制單元CU320-2DP，通訊速率最大可達(dá)到100Mbps，驅(qū)動(dòng)電流控制器周期為250微秒，可以保證控制的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

（3）框架式起重機(jī)移動(dòng)梁上的1#和2#小車行程區(qū)間重疊，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮兩小車之間的防撞保護(hù)。因?yàn)橐苿?dòng)梁兩個(gè)小車處于相同的位置坐標(biāo)系，防撞保護(hù)可采用小車位置編碼器進(jìn)行位置比較計(jì)算。為保證防撞功能正常、安全地工作，防撞系統(tǒng)采用兩套相互獨(dú)立的編碼器進(jìn)行雙重保護(hù)，絕對(duì)值編碼器與電機(jī)自帶的增量式脈沖編碼器。防撞保護(hù)區(qū)間分為報(bào)警減速區(qū)間和停車區(qū)間，當(dāng)兩個(gè)小車之間的相對(duì)距離小于報(bào)警減速區(qū)間設(shè)定值時(shí)，小車減速并在觸摸顯示屏提示距離過(guò)小，當(dāng)相對(duì)距離小于停車區(qū)間設(shè)定值時(shí)，小車停止運(yùn)行。

6 速度控制器力矩分量保持防溜鉤

在框架式起重機(jī)工作過(guò)程中，在吊載較重的分段時(shí)處于半空的分段由于自重的原因在制動(dòng)器抱閘抱住之前或松開之后的瞬間，易出現(xiàn)下滑溜鉤現(xiàn)象。在起重機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)防止溜鉤的方法有以下兩種：

（1）延時(shí)開閘，起升命令發(fā)出后變頻器工作，延時(shí)一段時(shí)間后打開制動(dòng)器抱閘以保證變頻器輸出的力矩達(dá)到負(fù)載重力力矩。此操作方式下電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，延時(shí)時(shí)間設(shè)置不好會(huì)給電機(jī)帶來(lái)很大危害。

（2）使用啟動(dòng)脈沖，即根據(jù)負(fù)載重量在啟動(dòng)時(shí)給變頻器一個(gè)附加速度，繞過(guò)斜坡函數(shù)發(fā)生器使系統(tǒng)快速響應(yīng)，給變頻器突加一個(gè)向上的力防止溜鉤。這種做法的缺點(diǎn)是啟動(dòng)脈沖給定值不好掌握，啟動(dòng)脈沖較大負(fù)載就被提起來(lái)，如果較小還是會(huì)出現(xiàn)溜鉤。

圖7為西門子變頻器的閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，傳統(tǒng)啟動(dòng)脈沖方法是在速度環(huán)PID控制器輸入側(cè)加附加給定。本項(xiàng)目將速度環(huán)PID控制器輸出的力矩分量實(shí)時(shí)傳輸?shù)絇LC中，在抱閘關(guān)閉前將此力矩分量記錄，在下次打開抱閘時(shí)將記錄的力矩分量賦值給速度控制器，當(dāng)斜坡函數(shù)發(fā)生器使能時(shí)再逐步切除此力矩分量。

圖7 變頻器控制結(jié)構(gòu)

圖8所示為使用速度控制器力矩分量防止溜鉤的效果對(duì)比，未做處理前啟動(dòng)瞬間有負(fù)幾十轉(zhuǎn)的溜鉤現(xiàn)象，使用速度控制器力矩分量后溜鉤現(xiàn)象消失。力矩調(diào)節(jié)比速度調(diào)節(jié)需要的時(shí)間短、實(shí)時(shí)性好，充分發(fā)揮了西門子矢量控制變頻器的優(yōu)點(diǎn)，避免了類似溜鉤現(xiàn)象。

圖8 速度控制器力矩分量保持效果對(duì)比

7 結(jié)語(yǔ)

該新型框架式起重機(jī)由于結(jié)構(gòu)特殊，電氣控制系統(tǒng)比較復(fù)雜。本文針對(duì)框架式起重機(jī)的工藝控制特點(diǎn)提出相應(yīng)的解決方案，充分發(fā)揮了西門子交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的功能，取得了良好的控制效果。該新型框架式起重機(jī)自2012年底投入使用以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，贏得了用戶的信賴和好評(píng)，在不斷發(fā)展的海洋工程中前景廣闊。

[1] 西門子SINAMICS S120功能手冊(cè)[Z].

[2] 西門子標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品通信手冊(cè)[Z].