箱梁架橋機電氣控制系統研究

摘 要：近幾年來，我國加強高鐵線路建設，項目實踐中新技術和新工藝促使高速鐵路使用水平得到有效提升，箱梁技術對大噸位箱梁架設及運輸創造了便利條件是我國高速鐵路建設的關鍵環節。結合架橋機實際運行的控制需求，控制系統的選型至關重要，本文主要對箱梁架橋機電氣控制系統進行深入分析，同時對箱梁架橋機電氣控制系統電氣安全保護設計提出相關建議，希望為加強系統安全控制提供借鑒。

關鍵詞：箱梁架橋機；電氣控制；系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.142

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我國關于高速鐵路建設已有多年經驗，與普通鐵路不同，高速鐵路施工技術相對復雜，架橋機工地適用條件也具有一定差異性。隨著高速鐵路快速發展，架橋設備需要進行及時升級改造，合理選擇控制系統類型并充分利用科技手段，對提升我國高速鐵路建設水平具有重要意義。

1 箱梁架橋機電氣控制系統

1.1 供電系統

電氣控制系統是箱梁架橋機的重要組成部分，其系統設計的合理性是保障箱梁架橋機安全可靠運行的關鍵因素，本次研究箱梁架橋機的供電系統是由一臺300kw主發電機組配合另一臺60kw的輔發電機組使用，該種方式體現設計靈活性，可根據實際的負荷大小對發電機組進行合理選擇。同時因箱梁架橋機作業需要經常移動，接地條件有限，因此將三相四線制作為供電系統的連接方式，將380/220v設為標準電壓等級，并且采用發電機中性點不接地系統。其中在實際運行中通過測量零序電流的方式為單相接地提供保護條件，箱梁架橋機的起升系統、運架橋機臺車、監控系統、照明系統以及液壓系統的供電均利用總受電柜完成，并以放射狀方式實現持續性供電。

1.2 架梁機控制系統

架梁機主要由CC-LNK現場網絡控制系統、人機操作界面、起升控制系統、縱移起重機走行以及托輥控制系統構成，受起升、支腿液壓以及縱移起重機等系統控制，自身受控系統較多，當受控設備處于分散狀態時則控制點增多，受控設備間相對運動，此時選擇集中控制會導致電纜用量迅速上升，給現場布線工作帶來一定難度，同時強電、弱點線路互相作用力的影響下，安裝調試工作很難進行，并對箱梁架橋機運行構成安全隱患。對此可選擇CC-LNK網絡分布控制方式來輔助完成，根據實踐調查，該系統具備處理速度快、維護簡單、傳輸距離遠以及便于擴展的優勢，其選擇循環方式實現穩定通訊。主站由PLC組成，并對功能進行分區，系統控制點模擬信號經過PLC處理，利用一根CC-LNK網線和相關通訊協議對現場網絡進行控制；人機操作界面主要通過PLC主站與一個三菱GOT970的觸摸屏進行連接，提供電氣設備的動態信息及故障畫面，具有較強監視作用[1]；起升系統主要由4臺10t卷揚機組成，從而形成4點起吊3點平衡的升降系統。其中日本安川G7高效變頻器具備調速及輸出性能較好，為卷揚機聯動同步性和輸出創造條件；縱移起重機和托輥系統受PLC主站控制，兩者分別配備1臺7.5kwG7變頻器（V/F控制模式）和4臺1.5kw電機。為保證運行過程中起重和托輥同步進行，可在電機軸上設置一只增量編碼器，對縱移起重機走行速度進行準確測量，通過CC-LNK向托輥子站進行傳輸，從而保證起重和托輥的同步性。

1.3 箱梁架橋機臺車電氣控制系統

臺車是2臺獨立輪軌式臺車，既能單獨運行也能聯動運行，由于運行過程中架梁機中心相對較高，這對臺車提出嚴格要求，其啟動和停止必須具備極高的穩定性。對此臺車電氣控制系統將三菱FX2N系列PLC作為系統的主要核心，控制模式選用G7（F/V控制模式）高效變頻器，臺車運行通過PLC傳輸與RS485通訊設備進行連接，完成信息交換，基于此工作人員可在一臺車上對另一臺車進行控制。并且臺車均安裝無線遙控裝置實現遙控操作，當兩臺車處于聯動狀態時，一臺發生故障則另一臺拒動，靈活性能極高[2]。

2 箱梁架橋機電氣控制系統電氣安全保護裝置

2.1 電氣安全裝置

系統安全使各類大型起重設備的重要部分，硬件和軟件設計是保證電氣系統安全運行的關鍵所在，本次研究箱梁架橋機的電氣安全裝置主要包含五部分：一是緊急暫停裝置，在總配電柜、卷揚機、司機室以及前后支腿位置均設置急停按鈕以確保突發事件能夠及時切斷電源；二是卷揚機高度限位，主要對起重高度進行限制保護，避免發生危險；三是液壓缸極限位置限位，設置相應開關，加強控制性；四是縱移起重安全裝置，在其走行輪軸上設置行程限位器和傳感器，對起重位置進行限制保護并收集相關信息，傳感器主要是監控起重和托輥的同步程度；五是托輥限位，箱梁上安置激光測距傳感器，根據托輥和箱梁的具體位置，對托輥限位情況進行判定。

2.2 軟件安全設計

軟件安全設計主要包括四部分：第一，PLC主站對系統運行故障進行控制，并監測現場的各項安全裝置，并以此為PLC作業創造聯鎖條件，使系統安全性和可靠性得到有效提升；第二，箱梁架橋機的某個系統一旦出現異常則系統拒動，觸摸屏和PLC會出現燈光提示、報警音以及畫面提示[3]；第三，根據實際情況添加聯鎖條件，促使無法同步運行的系統相互制約，相關操作不到位則起升系統拒絕運行；第四，設定識別和故障處理功能，針對系統中出現過流、過壓以及風俗異常現象時選擇延時處理，降低運行風險。

3 結語

綜上所述，隨著高速鐵路發展速度逐漸加快，配套設備技術應不斷提升，本文從實際角度出發對箱梁架橋電氣控制系統進行深入研究，認為PLC選型和控制系統選型直觀重要，并對箱梁架橋機電氣控制系統進行分析，同時箱梁架橋機電氣安全保護提出相關建議，希望為相關實踐提供理論指導。

參考文獻：

[1]郭改成.可與兩種型式架橋機配合施工的900t運梁車[J].建筑機械，2010（13）：73-75.

[2]徐偉，戴志兵.高速鐵路架橋機PLC控制系統程序設計[J].黑龍江交通科技，2012（06）：87-88.

[3]胡雯.閔浦二橋雙層橋墩預制箱梁架設施工[J].城市道橋與防洪，2014（01）：109-112.

作者簡介：張勝偉（1984-），男，河南濮陽人，本科，研究方向：電氣自動化。