取料機大車行走制動系統優化

蔣 強

滄州黃驊港礦石港務有限公司

1 引言

取料機的行走系統由2臺Schneider ATV71系列變頻器驅動28臺SEW變頻電機。行走電機制動器是電磁制動器，行走操作指令發出后，制動器全部打開，PLC收到28臺電機制動器限位信號后，變頻器啟動輸出，大車開始行走。當電位計歸零后，停止行走指令發出時，變頻器根據停止瞬間的頻率，按照正比例函數降頻，直至降為0，制動器在程序設定的延時結束后關閉，實現取料機的制動。

2 取料機行走制動系統問題分析

由變頻器通訊手冊可知，變頻器減速時間是變頻器從額定輸出頻率50 Hz降為0的時間，按照正比例函數降頻。在不同的行走速度下，變頻器的輸出頻率不同，實際減速時間直接取決于取料機司機發出停止指令時的當前輸出頻率，這就導致變頻器從當前頻率降為0存在不同的時間。PLC內部設定的制動時間是5 s，即取料機以行走電機額定頻率工作時的制動時間。因此取料機行走電機在頻率小于50 Hz工況下停止時，在PLC延時的后時段造成有一定的時間不能及時制動，此段非制動時間的存在會產生以下幾方面的問題。

(1)取料機在制動器未及時作用的時段，會因軌道不平而溜車，當制動器關閉時取料機存在一定的速度，突然制動會造成取料機晃動嚴重。

(2)沿海港口大風天氣頻繁，由于風力作用，未及時制動的取料機會在風力作用下再次被加速，當取料機存在一定速度后，突然被制動，同樣會造成取料機晃動嚴重[1-2]。

(3)制動器長期在取料機行走時制動，會增加制動盤磨損，減少制動器壽命。

3 大車行走制動系統程序優化

通過Profibus網絡協議采集變頻器當前輸出頻率。Profibus是一種主從協議，首先主站和一個從站建立一個連接，當連接建立后，主站發送Profibus命令給從站，從站對主站的命令作出相應的響應。獲取變頻器當前頻率分以下4步執行。

(1)將MVI56-PDPMV1模塊接入PLC機架，作為 Profibus 網絡的主站，PLC標簽里將顯示該模塊的具體配置(見圖1)。MVI56PDPMV1.Output表示PLC主站發出到網絡上從站的數據；MVI56PDPMV1.Input表示主站收到從站的數據，每一個從站都有單獨的地址，可以分別在MVI56PDPMV1.Input數組列表里找到從站的起始地址，方便的查閱各個從站與主站互通的數據。

圖1 PLC主站標簽

(2)通過DP線將主站分別與各個從站連接起來，各個從站物理接口采用DB9針的快速接頭，分別插入各個從站的通訊板。

(3)通過Prosoft網絡組態軟件將主站和從站連接，ATV71系列變頻器作為網絡的從站，圖2是取料機Profibus網絡上的主站和所有從站，本次改造方案只涉及到地址為2和3的2臺行走變頻器ATV71，網絡組態完成后，將組態文件下載到PLC中，就可以滿足主站和從站之間通訊條件，下一步將設置2臺變頻器與主站MVI56-PDPMV1通訊參數。

圖2 取料機網絡組態圖

(4)根據變頻器通訊手冊，查閱變頻器輸出電壓、電流、頻率、力矩、功率等參數的邏輯地址，然后按順序輸入在變頻器通訊板上，通訊板可以將這些參數發送到主站PLC，本次方案主要用到輸出頻率。

(5)采集到變頻器的頻率后，編寫PLC控制程序，實現頻率制動(見圖3)。程序主要邏輯是檢測行走變頻器的當前輸出頻率，當行走前進指令發出時，行走制動器線圈鎖存，制動器接觸器得電吸合，所有行走電機制動器打開；當行走前進指令消失且行走實際頻率降為0時，制動器線圈解鎖存，行走制動器關閉。

圖3 行走制動控制程序

4 結語

在本次程序優化過程中，采用Profibus網絡協議采集變頻器數據，實現快速高效數據處理。摒棄了原先的時間延時制動，提出頻率識別制動的理念，根據PLC采集到的變頻器輸出頻率，設計全新的行走制動控制邏輯，可精確控制制動器關閉的時機，更好地實現行走制動，有效解決大風天氣制動不及時、制動狀態晃動嚴重的問題。