基于ACS800多傳動的翻車機急停工藝改造

劉剛

摘 要：通過系統分析翻車機出現急停時制動距離較長的原因，分別從翻車作業工藝、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，根據翻車機ABB ACS800多傳動系統的特征，優化翻車機急停工藝，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

翻車機系統作為我港煤炭生產的起點、路港交接的關鍵，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，當出現緊急情況，需要機械設備立即停止動作。現場實測表明，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，翻車機會繼續翻轉20左右才完全停車，存在很大的安全隱患。經過分析煤三期翻車機出現急停時制動距離較長的原因，分別從翻車機作業工藝流程、翻車機急停動作觸發條件、翻車機ACS800變頻控制等方面進行深入研究，根據翻車機ACS800多傳動變頻驅動的特征，對翻車機急停工藝進行優化。翻車機急停工藝的優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 技術分析

在對翻車作業工藝、翻車機急停動作觸發條件和ABB ACS800系列變頻器驅動控制進行深入研究的基礎上，對翻車機變頻控制工藝進行優化，進而制定翻車機急停工藝改造方案[1]。

2.1 翻車作業工藝分析

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

2.2 急停觸發條件分析

由翻車機PLC內變頻器控制程序可知，翻車機驅動故障、制動器未打開故障、翻車機驅動電機超速故障等均可觸發翻車機急停（OFF2），故障停機時PLC會禁止發出脈沖并且傳動裝置自由停車。翻車機慣性較大，會出現高速時停不住，而產生“爬行”現象，從而導致停車時間延長。實際檢測過程中，當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動30°左右的角度，不符合現場緊急停車的要求。

2.3 ABB ACS800變頻驅動分析

翻車機驅動系統使用的是ABB ACS800系列變頻器，內部停止信號有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”狀態急停；OFF2用于故障停機，禁止發出脈沖并且傳動裝置自由停車；OFF3用于急停快速停車，最快降低速度。變頻器內部動作的優先級關系為：OFF2>OFF3>OFF1。現需要將翻車機緊急停車和故障停車區分開，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的優先級提前，從而發生緊急停車要求時只響應OFF3不響應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 技術方案

當發生緊急停車時，啟動OFF3功能，并設置斜坡停車來代替自由停車，使翻車機在最少的時間內停下來，防止事故發生或擴大。結合現場硬線電路、PLC內部變頻器控制程序和變頻器內部控制邏輯關系三方面，制定翻車機的急停改造方案如下[2]：

（1）現場硬線電路。當發生緊急停車時，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。本課題適當調整了變頻器延時繼電器的時間，將延時時間適當延長，以保證停車完成前急停信號不中斷。（2）PLC內變頻器控制程序。編寫程序將OFF3的優先級提前，發生緊急停車要求時只響應OFF3不響應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系。在執行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。在變頻器參數設置中，選擇啟動停止功能21.04參數為按照緊急停車斜率停車，并在22.04設置傳動按照此參數減速到零的時間，以及停車時變頻器輸出轉矩等參數。需通過Drive Windows軟件或者控制盤更改的翻車機變頻參數如表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翻轉30°大幅縮小到5°以內，改造效果明顯，大大降低了急停制動距離，實現了翻車機緊急狀況下的快速停車。

5 創新點及關鍵技術

（1）在西門子PLC中優化翻車機系統輔助設置或裝置的動作工藝，通過在翻車機低速時觸發急停動作，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ABB ACS800變頻驅動的特征制定翻車機急停改造方案，利用Drive Windows軟件重新設定翻車機快速傾翻時的給定參數，改善翻車機急停制動效果。（3）優化翻車機PLC內ACS800變頻器控制程序，將變頻器急停快速停車（OFF3）的優先級提前，從而發生緊急停車要求時只響應OFF3而不響應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分析[J].硅谷，2012，（3）：28.

[2]廖常初.西門子300/400 PLC應用技術[M].機械工業出版社，2005.endprint