基于ACS800多傳動的翻車機急停工藝改造

劉剛

摘 要：通過系統(tǒng)分析翻車機出現(xiàn)急停時制動距離較長的原因，分別從翻車作業(yè)工藝、翻車機急停動作條件、翻車機變頻控制等方面進行深入研究，根據(jù)翻車機ABB ACS800多傳動系統(tǒng)的特征，優(yōu)化翻車機急停工藝，極大地縮短了翻車機急停制動距離，避免次生機損事故和人身傷害。

關(guān)鍵詞：翻車機；急停制動；工藝改造

中圖分類號：TG333.23 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）20-0051-01

1 引言

翻車機系統(tǒng)作為我港煤炭生產(chǎn)的起點、路港交接的關(guān)鍵，對提高鐵路運輸能力、保證港口煤炭運輸具有重要作用。按照翻車機工藝，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況，需要機械設(shè)備立即停止動作。現(xiàn)場實測表明，翻車機重載急停時不能立即停車，操作人員拍下翻車機急停，翻車機會繼續(xù)翻轉(zhuǎn)20左右才完全停車，存在很大的安全隱患。經(jīng)過分析煤三期翻車機出現(xiàn)急停時制動距離較長的原因，分別從翻車機作業(yè)工藝流程、翻車機急停動作觸發(fā)條件、翻車機ACS800變頻控制等方面進行深入研究，根據(jù)翻車機ACS800多傳動變頻驅(qū)動的特征，對翻車機急停工藝進行優(yōu)化。翻車機急停工藝的優(yōu)化極大地縮短了翻車機急停制動距離，避免次生機損事故。

2 技術(shù)分析

在對翻車作業(yè)工藝、翻車機急停動作觸發(fā)條件和ABB ACS800系列變頻器驅(qū)動控制進行深入研究的基礎(chǔ)上，對翻車機變頻控制工藝進行優(yōu)化，進而制定翻車機急停工藝改造方案[1]。

2.1 翻車作業(yè)工藝分析

翻車機卸車系統(tǒng)是以翻車機為主要設(shè)備，配以其他輔助設(shè)置或裝置，如定位車、壓車器、靠車板、夾輪器和漏斗振動給料系統(tǒng)等組成的一條機械自動化程度非常高的卸車生產(chǎn)線。本課題對翻車機各機構(gòu)動作互鎖進行全面梳理，對部分翻車作業(yè)工藝進行了優(yōu)化。以翻車機壓車梁動作工藝的優(yōu)化為例，將壓車梁壓下到位的角度提前，使得出現(xiàn)壓車梁不到位故障時翻車機尚未進入快速傾翻狀態(tài)，保證翻車機立即停車。通過上述優(yōu)化，不僅大大降低了翻車機典型故障發(fā)生的頻次，而且有效縮短了翻車機急停制動距離和制動時間。

2.2 急停觸發(fā)條件分析

由翻車機PLC內(nèi)變頻器控制程序可知，翻車機驅(qū)動故障、制動器未打開故障、翻車機驅(qū)動電機超速故障等均可觸發(fā)翻車機急停（OFF2），故障停機時PLC會禁止發(fā)出脈沖并且傳動裝置自由停車。翻車機慣性較大，會出現(xiàn)高速時停不住，而產(chǎn)生“爬行”現(xiàn)象，從而導(dǎo)致停車時間延長。實際檢測過程中，當(dāng)翻車機處在大角度快速翻車需要緊急停車時，由于機械慣性仍要轉(zhuǎn)動30°左右的角度，不符合現(xiàn)場緊急停車的要求。

2.3 ABB ACS800變頻驅(qū)動分析

翻車機驅(qū)動系統(tǒng)使用的是ABB ACS800系列變頻器，內(nèi)部停止信號有OFF1（ON）、OFF2、OFF3。其中OFF1用于變頻器用于變頻器沒有連鎖信號（OFF2/OFF3），可以立刻進入“RDYON”狀態(tài)急停；OFF2用于故障停機，禁止發(fā)出脈沖并且傳動裝置自由停車；OFF3用于急?？焖偻＼?，最快降低速度。變頻器內(nèi)部動作的優(yōu)先級關(guān)系為：OFF2>OFF3>OFF1?，F(xiàn)需要將翻車機緊急停車和故障停車區(qū)分開，分別使用不同的停機方式來滿足停車制動的要求。如果將OFF3的優(yōu)先級提前，從而發(fā)生緊急停車要求時只響應(yīng)OFF3不響應(yīng)OFF2，使變頻器按照斜坡受控停車，則可大大降低急停制動距離，基于此思路制定急停改造方案。

3 技術(shù)方案

當(dāng)發(fā)生緊急停車時，啟動OFF3功能，并設(shè)置斜坡停車來代替自由停車，使翻車機在最少的時間內(nèi)停下來，防止事故發(fā)生或擴大。結(jié)合現(xiàn)場硬線電路、PLC內(nèi)部變頻器控制程序和變頻器內(nèi)部控制邏輯關(guān)系三方面，制定翻車機的急停改造方案如下[2]：

（1）現(xiàn)場硬線電路。當(dāng)發(fā)生緊急停車時，變頻器要求收到急停信號后進行斜坡停車，在完成停車過程前不能中斷，需要給予一定的時間保護，完成后發(fā)出停車完畢信號，才可以進行其他操作。否則就會直接斷電，中斷變頻器斜坡停車，成為自由停車。本課題適當(dāng)調(diào)整了變頻器延時繼電器的時間，將延時時間適當(dāng)延長，以保證停車完成前急停信號不中斷。（2）PLC內(nèi)變頻器控制程序。編寫程序?qū)FF3的優(yōu)先級提前，發(fā)生緊急停車要求時只響應(yīng)OFF3不響應(yīng)OFF2，使變頻器按照斜坡停車。PLC程序中的改動主要在變頻器總線控制FB塊和翻車機定位車變頻控制FC塊中進行。（3）變頻器本身的邏輯關(guān)系。在執(zhí)行OFF3所定義的功能時，不能受其他中斷影響，而且要保障工作時間。在變頻器參數(shù)設(shè)置中，選擇啟動停止功能21.04參數(shù)為按照緊急停車斜率停車，并在22.04設(shè)置傳動按照此參數(shù)減速到零的時間，以及停車時變頻器輸出轉(zhuǎn)矩等參數(shù)。需通過Drive Windows軟件或者控制盤更改的翻車機變頻參數(shù)如表1所示。

4 實施效果

翻車機急停工藝改造完成之后，翻車機分別進行了空翻和帶重車傾翻實驗，改造前后翻車機急停的制動距離對比如表2所示。

由表2可知，改造完成之后，翻車機急停制動距離大幅減小，降幅在80%左右。翻車機帶重車快速傾翻時拍下急停到完全停車由之前需要繼續(xù)翻轉(zhuǎn)30°大幅縮小到5°以內(nèi)，改造效果明顯，大大降低了急停制動距離，實現(xiàn)了翻車機緊急狀況下的快速停車。

5 創(chuàng)新點及關(guān)鍵技術(shù)

（1）在西門子PLC中優(yōu)化翻車機系統(tǒng)輔助設(shè)置或裝置的動作工藝，通過在翻車機低速時觸發(fā)急停動作，該方式通過降低初速度有效減小了翻車機急停制動距離和制動時間。（2）根據(jù)ABB ACS800變頻驅(qū)動的特征制定翻車機急停改造方案，利用Drive Windows軟件重新設(shè)定翻車機快速傾翻時的給定參數(shù)，改善翻車機急停制動效果。（3）優(yōu)化翻車機PLC內(nèi)ACS800變頻器控制程序，將變頻器急?？焖偻＼嚕∣FF3）的優(yōu)先級提前，從而發(fā)生緊急停車要求時只響應(yīng)OFF3而不響應(yīng)OFF2，使變頻器按照斜坡受控停車。

參考文獻

[1]李軍濤，朱繼鋒，田新娟.基于ACS800多傳動的矯直機控制系統(tǒng)分析[J].硅谷，2012，（3）：28.

[2]廖常初.西門子300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社，2005.endprint