塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，塔式起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是為塔機(jī)吊載行為改變作業(yè)旋轉(zhuǎn)角度，增加作用范圍提供水平旋轉(zhuǎn)運動動力的傳動裝置，該裝置主要由電機(jī)、減速箱、回轉(zhuǎn)支承齒輪副、以及回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)等構(gòu)成，由于塔機(jī)回轉(zhuǎn)帶臂旋轉(zhuǎn)范圍大(通常旋轉(zhuǎn)角度達(dá)2.5-3圈或者1080度)、轉(zhuǎn)動慣量大運行速度變化快，在回轉(zhuǎn)過程中對塔機(jī)產(chǎn)生的沖擊比較大；且回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是塔機(jī)三大機(jī)構(gòu)中工況最為復(fù)雜的一個，它不但受到吊重大小的影響，還要受到慣性力、風(fēng)力的影響，特別是現(xiàn)在塔機(jī)起重臂設(shè)計得越來越長，所以對調(diào)速和控制系統(tǒng)的性能要求也就更高?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)常用的調(diào)速系統(tǒng)有:鼠籠式或繞線電機(jī)加液力耦合器，使起動、換速和停車減小沖擊，但順風(fēng)時停車不方便，要打反車，這是最常用的一種調(diào)速方式；鼠籠式或繞線電機(jī)加渦流制動器，這種調(diào)速方式適用于一個回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，對兩個回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由于渦流制動器的特性差異較大，往往容易造成一個電機(jī)過載而損壞電機(jī)；鼠籠式電機(jī)加電磁聯(lián)軸節(jié)(0MD)，采用調(diào)壓調(diào)速，電機(jī)需采用力矩型電機(jī)定子調(diào)壓或繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻方式。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的特點是具有較大的慣性沖擊，啟動過快沖擊大，停車和打反轉(zhuǎn)都不允許過快過急，否則不僅運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，還會損壞機(jī)構(gòu)。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)雖說都是相互獨立，但卻都是同樣歷經(jīng)起動、加速、勻速、減速、慢就位的運行過程，為提高效率，操作者一般都會施以復(fù)合動作，如果傳動方案及控制系統(tǒng)不科學(xué)合理、不協(xié)調(diào)匹配，勢必會導(dǎo)致效率的低下，甚至還會影響設(shè)備的安全性。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的調(diào)速性能直接影響塔機(jī)的整機(jī)工作穩(wěn)定性；回轉(zhuǎn)如果起動太快，或者減速太快都會使塔機(jī)發(fā)生較大振動，這樣整個工作過程就不平穩(wěn)，也讓塔機(jī)司機(jī)情緒緊張，增加使用過程中的不安全因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明提供了一種塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)及控制方法，采用電流控制無級調(diào)速方式，使塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在司機(jī)操控下，可以平滑地從零速穩(wěn)定地升到最高速度，從最高速度到零速調(diào)整也相同，這樣就提高了塔機(jī)的整機(jī)工作效率和工作穩(wěn)定性。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，包括聯(lián)動臺、限位信號采集裝置、PLC控制器和變頻器；其中:所述限位信號采集裝置、變頻器分別與PLC控制器相連，所述變頻器分別與聯(lián)動臺和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)電機(jī)連接，所述聯(lián)動臺、變頻器、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)電機(jī)、減速機(jī)和回轉(zhuǎn)支承構(gòu)成一個順控回路。
[0005]進(jìn)一步地，所述PLC控制器與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的渦流制動器連接。
[0006]進(jìn)一步地，所述回轉(zhuǎn)電機(jī)和減速機(jī)分別為兩個，構(gòu)成雙電機(jī)驅(qū)動。
[0007]進(jìn)一步地，所述聯(lián)動臺還設(shè)置有電流調(diào)速模塊，用于將聯(lián)動臺的手柄位置信息轉(zhuǎn)換為4_20mA的電流信號，通過變頻器模擬量輸入端進(jìn)入變頻器，變頻器編碼分別對應(yīng)輸出0-50Hz之間的不同頻率。
[0008]本發(fā)明還提供了一種塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)變頻調(diào)速控制方法，包括如下步驟:
[0009]步驟一、限位信號采集裝置將采集到限位信號傳送給PLC控制器；
[0010]步驟二、PLC控制器進(jìn)行判斷并根據(jù)不同的判斷結(jié)果發(fā)出不同的控制信號給變頻器，使變頻器帶動回轉(zhuǎn)電機(jī)執(zhí)行向右或向左動作:
[0011](1)當(dāng)塔機(jī)大臂向右旋轉(zhuǎn)至右限位且回轉(zhuǎn)電機(jī)正處于向右運行狀態(tài)時，則PLC控制器發(fā)出信號，向右輸出點切斷輸出，從而使變頻器的正轉(zhuǎn)方向輸入切斷，變頻器停止運行，變頻器輸出控制的回轉(zhuǎn)電機(jī)停止運轉(zhuǎn)；
[0012](2)當(dāng)塔機(jī)大臂向左旋轉(zhuǎn)至左限位且回轉(zhuǎn)電機(jī)正處于向左運行狀態(tài)時，則PLC控制器發(fā)出信號，向左輸出點切斷輸出，從而使變頻器的反轉(zhuǎn)方向輸入切斷，變頻器停止運行，變頻器輸出控制的回轉(zhuǎn)電機(jī)停止運轉(zhuǎn)。
[0013]進(jìn)一步地，所述變頻器對回轉(zhuǎn)電機(jī)的變速控制方法為:當(dāng)回轉(zhuǎn)電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速低于聯(lián)動臺手柄位置決定的預(yù)期速度時，變頻器繼續(xù)增加頻率輸出，使回轉(zhuǎn)電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加；最終當(dāng)回轉(zhuǎn)電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速和聯(lián)動臺手柄位置決定的預(yù)期速度一致時，變頻器頻率輸出穩(wěn)定并保持；并且這種保持的頻率和聯(lián)動臺手柄的位置是吻合的。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:
[0015]1、聯(lián)動臺控制手柄位置決定輸出電流的大小，并直接控制變頻器頻率輸出。
[0016]2、電源輸入后經(jīng)變頻器頻率可以按照要求改變。
[0017]3、無級調(diào)速:增加調(diào)速的平滑性，增大調(diào)速范圍，調(diào)速精度高，效率快；變速平穩(wěn)、無沖擊，可以大大改善回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的使用情況，提高了塔機(jī)的運行安全性。
[0018]4、啟動電流低、變速時電流變化不大，對工地電網(wǎng)沖擊小，減輕了用戶電網(wǎng)擴(kuò)容的負(fù)擔(dān)，節(jié)電效果明顯。
[0019]5、易于實現(xiàn)過程自動化控制。
[0020]6、可選擇設(shè)定調(diào)速范圍，提高了塔機(jī)的工作效率，節(jié)能的調(diào)速方式，減少了系統(tǒng)運行能耗。
[0021]7、渦流單向制動，并且可以快速響應(yīng)減速制動，和變頻器減速雙重配合，節(jié)能高效。
[0022]8、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用電流控制的變頻調(diào)速可以設(shè)定比較低的就位速度，用于精確吊裝。
【附圖說明】
[0023]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0024]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]—種塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括:聯(lián)動臺1、限位信號采集裝置2、PLC控制器3、變頻器4、渦流制動器5、回轉(zhuǎn)電機(jī)6、回轉(zhuǎn)電機(jī)7、減速機(jī)8、減速機(jī)9、回轉(zhuǎn)支承10 ;典型的雙電機(jī)構(gòu)造，其中:
[0026]限位信號采集裝置2、變頻器4分別與PLC控制器3相連，聯(lián)動臺1、變頻器4、渦流制動器5、回轉(zhuǎn)電機(jī)6、回轉(zhuǎn)電機(jī)7、減速機(jī)8、減速機(jī)9、回轉(zhuǎn)支承10構(gòu)成一個順控回路；回轉(zhuǎn)電機(jī)6、回轉(zhuǎn)電機(jī)7、減速機(jī)8、減速機(jī)9、回轉(zhuǎn)支承10為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(雙電機(jī)驅(qū)動加渦流制動)。
[0027]所述限位信號采集裝置2是塔機(jī)設(shè)備運行過程中用于采集塔機(jī)機(jī)構(gòu)運行狀態(tài)的行程及極限限位保護(hù)的行程限位開關(guān)信號的裝置；其構(gòu)成包括:帶連軸器的齒輪系，凸輪組，行程開關(guān)；通過齒輪系的變比關(guān)系把被控制對象的運行行程情況反饋到凸輪運轉(zhuǎn)上，用凸輪的轉(zhuǎn)動位置撞擊行程開關(guān)，行程開關(guān)觸點動作(開或閉)傳遞信號給控制器；其工作原理是:將限位信號采集裝置安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于起重機(jī)械運動部件上或因受力發(fā)生形變運動的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程限位開關(guān)的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，限位信號采集裝置是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。限位開關(guān)廣泛用于各類機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在塔機(jī)的回轉(zhuǎn)控制電路中，用限位信號采集裝置輸入PLC，經(jīng)PLC的邏輯運算控制輸出回路來控制變頻器輸出，進(jìn)而改變回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)的速度，達(dá)到對回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的向右、向左限位保護(hù)作用和安全運行作用。
[0028]所述渦流制動器5是專門運用在塔機(jī)控制系統(tǒng)中控制回轉(zhuǎn)電機(jī)渦流大小的裝置。其工作原理如下:利用交直流整流原理，采用可靠的晶閘管電路，組成全波橋式結(jié)構(gòu)，而通過對門極的控制能夠使其導(dǎo)通；全波整流可以有效提升整流后的輸出電壓和輸入電壓的效率比，從而有效控制整流后的直流輸出大小(即渦流大小)。先理解渦流的定義:由于當(dāng)大塊金屬導(dǎo)體放在交變磁場中，金屬中的自由電子會受到變化磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的作用，從而在金屬中形成渦流狀的感應(yīng)電流，成為渦旋電流，簡稱渦流。由楞次定律可知感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因，根據(jù)這個原理通過一些制動裝置，形成制動效果。利用永磁體或電磁鐵線圈產(chǎn)生電磁場，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)體在永磁體產(chǎn)生的磁場中做切割磁力線產(chǎn)生電渦流，電渦流在磁場下產(chǎn)生勞倫磁力，而勞倫磁力方向與導(dǎo)體運動方向相反。塔機(jī)回轉(zhuǎn)電機(jī)電樞和電機(jī)高速軸連接，當(dāng)回轉(zhuǎn)電機(jī)頂部的電磁線圈通入直流電后，由于磁極存在，產(chǎn)生磁場，磁力線通過電樞，電樞隨電機(jī)轉(zhuǎn)動，切割磁力線，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，電樞中的渦流(電磁線圈通入的直流電)在勵磁線圈所產(chǎn)生的磁場中運動(切