...类专用低压交流传动ACS80004P 90kW -成都思创电气工程有限公司
刘刚
摘 要：通过系统分析翻车机出现急停时制动距离较长的原因，分别从翻车作业工艺、翻车机急停动作条件、翻车机变频控制等方面进行深入研究，根据翻车机ABB ACS800多传动系统的特征，优化翻车机急停工艺，极大地缩短了翻车机急停制动距离，避免次生机损事故和人身伤害。
关键词：翻车机；急停制动；工艺改造
中图分类号：TG333.23 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）20-0051-01
1 引言
翻车机系统作为我港煤炭生产的起点、路港交接的关键，对提高铁路运输能力、保证港口煤炭运输具有重要作用。按照翻车机工艺，当出现紧急情况，需要机械设备立即停止动作。现场实测表明，翻车机重载急停时不能立即停车，操作人员拍下翻车机急停，翻车机会继续翻转20左右才完全停车，存在很大的安全隐患。经过分析煤三期翻车机出现急停时制动距离较长的原因，分别从翻车机作业工艺流程、翻车机急停动作触发条件、翻车机ACS800变频控制等方面进行深入研究，根据翻车机ACS800多传动变频驱动的特征，对翻车机急停工艺进行优化。翻车机急停工艺的优化极大地缩短了翻车机急停制动距离，避免次生机损事故。
2 技术分析
在对翻车作业工艺、翻车机急停动作触发条件和ABB ACS800系列变频器驱动控制进行深入研究的基础上，对翻车机变频控制工艺进行优化，进而制定翻车机急停工艺改造方案[1]。
2.1 翻车作业工艺分析
翻车机卸车系统是以翻车机为主要设备，配以其他辅助设置或装置，如定位车、压车器、靠车板、夹轮器和漏斗振动给料系统等组成的一条机械自动化程度非常高的卸车生产线。本课题对翻车机各机构动作互锁进行全面梳理，对部分翻车作业工艺进行了优化。以翻车机压车梁动作工艺的优化为例，将压车梁压下到位的角度提前，使得出现压车梁不到位故障时翻车机尚未进入快速倾翻状态，保证翻车机立即停车。通过上述优化，不仅大大降低了翻车机典型故障发生的频次，而且有效缩短了翻车机急停制动距离和制动时间。
2.2 急停触发条件分析
由翻车机PLC内变频器控制程序可知，翻车机驱动故障、制动器未打开故障、翻车机驱动电机超速故障等均可触发翻车机急停（OFF2），故障停机时PLC会禁止发出脉冲并且传动装置自由停车。翻车机惯性较大，会出现高速时停不住，而产生“爬行”现象，从而导致停车时间延长。实际检测过程中，当翻车机处在大角度快速翻车需要紧急停车时，由于机械惯性仍要转动30°左右的角度，不符合现场紧急停车的要求。
2.3 ABB ACS800变频驱动分析
翻車机驱动系统使用的是ABB ACS800系列变频器，内部停止信号有OFF1（ON）、OFF2、OFF3。其中OFF1用于变频器用于变频器没有连锁信号（OFF2/OFF3），可以立刻进入“RDYON”状态急停；OFF2用于故障停机，禁止发出脉冲并且传动装置自由停车；OFF3用于急停快速停车，最快降低速度。变频器内部动作的优先级关系为：OFF2>OFF3>OFF1。现需要将翻车机紧急停车和故障停车区分开，分别使用不同的停机方式来满足停车制动的要求。如果将OFF3的优先级提前，从而发生紧急停车要求时只响应OFF3不响应OFF2，使变频器按照斜坡受控停车，则可大大降低急停制动距离，基于此思路制定急停改造方案。
3 技术方案
当发生紧急停车时，启动OFF3功能，并设置斜坡停车来代替自由停车，使翻车机在最少的时间内停下来，防止事故发生或扩大。结合现场硬线电路、PLC内部变频器控制程序和变频器内部控制逻辑关系三方面，制定翻车机的急停改造方案如下[2]：
（1）现场硬线电路。当发生紧急停车时，变频器要求收到急停信号后进行斜坡停车，在完成停车过程前不能中断，需要给予一定的时间保护，完成后发出停车完毕信号，才可以进行其他操作。否则就会直接断电，中断变频器斜坡停车，成为自由停车。本课题适当调整了变频器延时继电器的时间，将延时时间适当延长，以保证停车完成前急停信号不中断。（2）PLC内变频器控制程序。编写程序将OFF3的优先级提前，发生紧急停车要求时只响应OFF3不响应OFF2，使变频器按照斜坡停车。PLC程序中的改动主要在变频器总线控制FB块和翻车机定位车变频控制FC块中进行。（3）变频器本身的逻辑关系。在执行OFF3所定义的功能时，不能受其他中断影响，而且要保障工作时间。在变频器参数设置中，选择启动停止功能21.04参数为按照紧急停车斜率停车，并在22.04设置传动按照此参数减速到零的时间，以及停车时变频器输出转矩等参数。需通过Drive Windows软件或者控制盘更改的翻车机变频参数如表1所示。
4 实施效果
翻车机急停工艺改造完成之后，翻车机分别进行了空翻和带重车倾翻实验，改造前后翻车机急停的制动距离对比如表2所示。
由表2可知，改造完成之后，翻车机急停制动距离大幅减小，降幅在80%左右。翻车机带重车快速倾翻时拍下急停到完全停车由之前需要继续翻转30°大幅缩小到5°以内，改造效果明显，大大降低了急停制动距离，实现了翻车机紧急状况下的快速停车。
5 创新点及关键技术
（1）在西门子PLC中优化翻车机系统辅助设置或装置的动作工艺，通过在翻车机低速时触发急停动作，该方式通过降低初速度有效减小了翻车机急停制动距离和制动时间。（2）根据ABB ACS800变频驱动的特征制定翻车机急停改造方案，利用Drive Windows软件重新设定翻车机快速倾翻时的给定参数，改善翻车机急停制动效果。（3）优化翻车机PLC内ACS800变频器控制程序，将变频器急停快速停车（OFF3）的优先级提前，从而发生紧急停车要求时只响应OFF3而不响应OFF2，使变频器按照斜坡受控停车。
参考文献
[1]李军涛，朱继锋，田新娟.基于ACS800多传动的矫直机控制系统分析[J].硅谷，2012，（3）：28.
[2]廖常初.西门子300/400 PLC应用技术[M].机械工业出版社，2005.endprint
