Unidrives浮動(dòng)式抓斗起重機(jī)改造應(yīng)用

  　荷蘭CT驅(qū)動(dòng)中心最近完成了四臺(tái)浮動(dòng)式抓斗起重機(jī)的改造。所有四臺(tái)起重機(jī)都安裝在阿姆斯特丹（Amsterdam），這四臺(tái)具有四繩索抓斗系統(tǒng)的起重機(jī)主要用于碼頭的散貨裝卸。其中的兩臺(tái)起重量為16噸，采用Unidrive交流變速驅(qū)動(dòng)器改造；而另外兩臺(tái)起重量為25噸，采用由Mentor II 直流驅(qū)動(dòng)方案。

　　16噸浮動(dòng)式抓斗起重機(jī)由Figee制造，該起重機(jī)為雙扭線(xiàn)型，安裝在駁船上。交流電機(jī)適合于各種運(yùn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，既可用于抓斗提升和閉合動(dòng)作，也可用于升降和回轉(zhuǎn)動(dòng)作。所有電機(jī)配備Unidrive交流驅(qū)動(dòng)器。

　　控制室中Unidrive之間的數(shù)據(jù)通信基于我們的高速網(wǎng)絡(luò)（CTNet）。

　　艾默生CT提供全方位服務(wù)，服務(wù)內(nèi)容包括設(shè)計(jì)、工程、軟件和編程，面板的制造、最終安裝以及在阿姆斯特丹的IGMA現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

　　該方案包括直流總線(xiàn)系統(tǒng)上的Unidrive交流驅(qū)動(dòng)器，以及抓斗提升和抓斗閉合驅(qū)動(dòng)之間的CTNet通信。

　　鼠籠式交流電機(jī)通過(guò)兩個(gè)雙倍尺寸的5Unidrives驅(qū)動(dòng)器控制提升/抓斗閉合動(dòng)作（2×160kW），而升降動(dòng)作（1×40kW）和回轉(zhuǎn)動(dòng)作（2×39kW）則由一個(gè)55kW Unidrive來(lái)驅(qū)動(dòng)。用單象限整流器和制動(dòng)斬波器配置一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。起重機(jī)由柴油引擎/發(fā)電機(jī)組供電，因而系統(tǒng)中儲(chǔ)存的能量不像其他許多碼頭起重機(jī)一樣可再生。一個(gè)二極管電橋整流器可通過(guò)一個(gè)共直流母線(xiàn)為提升、回轉(zhuǎn)和升降動(dòng)作的逆變器供電，以提供高可靠性。既然系統(tǒng)沒(méi)有能量再生功能，就需要大型制動(dòng)斬波器將系統(tǒng)提升的勢(shì)能和大型物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能。制動(dòng)電阻安裝在控制面板外。起重機(jī)控制系統(tǒng)需求包括回轉(zhuǎn)控制、抓斗提升控制、閉合控制，以及基于負(fù)載的提升速度控制。將插入式可編程應(yīng)用模塊（該模塊內(nèi)置于驅(qū)動(dòng)器）使用集成軟件方案，可實(shí)現(xiàn)上述所有軟件功能，而無(wú)需PLC。

回轉(zhuǎn)控制

　　許多傳統(tǒng)起重機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)都由滑環(huán)電機(jī)控制?；h(huán)電機(jī)配備轉(zhuǎn)子電阻器可滿(mǎn)足大多數(shù)起重工作的驅(qū)動(dòng)要求。這種方法在加速和減速時(shí)具有良好的電機(jī)扭矩控制，當(dāng)控制器移動(dòng)至零位時(shí)很可能出現(xiàn)慣性滑行。然而，這種控制方法低速時(shí)表現(xiàn)糟糕，電阻階躍時(shí)扭矩會(huì)突變，浪費(fèi)大量能量，且系統(tǒng)要求頻繁定期維護(hù)。

　　用現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)代替滑環(huán)電機(jī)時(shí)，表現(xiàn)也令人失望。圖1展示了傳統(tǒng)速度控制驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的性能狀況，幾乎無(wú)法控制負(fù)載晃動(dòng)。

　　為解決這一問(wèn)題，艾默生CT開(kāi)發(fā)了一款無(wú)需PLC的優(yōu)化控制方案，該方案主要針對(duì)晃動(dòng)負(fù)載的起重驅(qū)動(dòng)。

　　回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)速度和電機(jī)扭矩的驅(qū)動(dòng)控制。速度控制對(duì)于低速精確定位非常重要。該系統(tǒng)也可謂補(bǔ)償風(fēng)力對(duì)負(fù)載的影響。

　　扭矩控制對(duì)搖擺控制至關(guān)重要。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)器必須能預(yù)計(jì)負(fù)載的運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行補(bǔ)償。將控制器回零，運(yùn)動(dòng)可有效滑行，以抑制負(fù)載的晃動(dòng)（圖2）。

　如果有現(xiàn)成的改造軟件，有兩種使用艾默生CT驅(qū)動(dòng)器的改造選項(xiàng)；如果沒(méi)有現(xiàn)成的改造軟件，即可用艾默生CT驅(qū)動(dòng)器本身的集成軟件進(jìn)行改造。無(wú)論采用哪種改造，都可微調(diào)系統(tǒng)以滿(mǎn)足起重機(jī)驅(qū)動(dòng)要求，從而構(gòu)成一個(gè)高效的方案。

抓斗控制

　　提升運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)Unidrive交流驅(qū)動(dòng)器控制。一個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)提升動(dòng)作，而另一個(gè)驅(qū)動(dòng)抓斗閉合動(dòng)作。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器都在一個(gè)閉環(huán)控制中運(yùn)行，該閉環(huán)控制配備有標(biāo)準(zhǔn)增量編碼器而無(wú)需附加傳感器。使用抓斗控制軟件，可控制從零至最大提升速度間所有速度的運(yùn)動(dòng)，包括提升/閉合和提升/打開(kāi)、降下/閉合和降下/打開(kāi)、抓斗插入散貨中、以及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)增量編碼器控制提升和閉合驅(qū)動(dòng)間的同步。其他特性包括高速（電機(jī)磁場(chǎng)弱化）空載（1.5倍基本電機(jī)速度），抓斗打開(kāi)和閉合位置“自學(xué)習(xí)”功能。（打開(kāi)和閉合位置都將存儲(chǔ)在可選模塊（UD70）的永久存儲(chǔ)器中，該存儲(chǔ)器位于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)），負(fù)載的平衡通過(guò)閉合抓斗和提升重型設(shè)備到/離船來(lái)控制。

升降控制

　　升降運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的控制方法相似，但升降運(yùn)動(dòng)控制需要使用限位開(kāi)關(guān)。

　　Unidrive模塊化驅(qū)動(dòng)器——高級(jí)Unidrive SP技術(shù)的最新產(chǎn)品——尤其適合浮動(dòng)式抓斗起重應(yīng)用，由于不需使用附加PLC從而節(jié)省了成本。該設(shè)計(jì)同時(shí)能滿(mǎn)足起重機(jī)生產(chǎn)商（標(biāo)準(zhǔn)尺寸，易于編程且高效節(jié)能）和用戶(hù)（可靠性強(qiáng)、操作靈活、維護(hù)簡(jiǎn)易、安全性高且備件要求低）雙方的要求。

主要優(yōu)勢(shì)

　　　　提升了起重機(jī)生產(chǎn)效率
　　　　無(wú)需PLC，節(jié)省了成本
　　　　易于編程
　　　　高效節(jié)能
　　　　可靠性強(qiáng)，靈活性高