1引言
　　
　　浮式起重機(jī)是重鋼公司的瓶頸設(shè)備，是礦石原料入口通道的咽喉，該設(shè)備性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到公司的生存與發(fā)展，是全公司要改造的重點(diǎn)關(guān)鍵設(shè)備。由于該設(shè)備有舉足輕重的作用，在技術(shù)改造中既要先進(jìn)，更要把安全可靠擺在頭等地位，因此在設(shè)計(jì)中先進(jìn)科技設(shè)備和控制技術(shù)成熟度是第一位的。浮式起重機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它的控制涉及眾多工程技術(shù)問(wèn)題，是多技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用的復(fù)合體。為了改善浮吊性能，保證該系統(tǒng)在高頻率、大運(yùn)量的情況下正常運(yùn)行，需對(duì)該浮吊的控制系統(tǒng)及相應(yīng)的機(jī)械傳動(dòng)部分進(jìn)行技術(shù)改造，改造后的控制系統(tǒng)應(yīng)能適應(yīng)設(shè)備年起卸礦石200萬(wàn)噸的作業(yè)狀況。
　　控制系統(tǒng)改造涉及起升及抓斗閉合電機(jī)(2×2×110kW)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)(2×2×30kW)以及變幅機(jī)構(gòu)電機(jī)(2×1×30kW)共計(jì)10臺(tái)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)及調(diào)速，實(shí)現(xiàn)可靠的安全聯(lián)鎖和防誤操作功能以及聯(lián)合動(dòng)作控制系統(tǒng)，還涉及聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)的改造。
　　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)大范圍的平穩(wěn)調(diào)速及較快的速度提升性能(從啟動(dòng)到高速2.5s)，同時(shí)解決抓斗閉合與提升電機(jī)間的受力平衡問(wèn)題，速度調(diào)節(jié)能適應(yīng)抓斗和吊裝兩種作業(yè)方式。
　　控制系統(tǒng)要具備較高的安全可靠性及完備的防誤操作功能;聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)要操作簡(jiǎn)單易掌握，貼近原操作習(xí)慣，且有較高的使用壽命，適應(yīng)頻繁操作;整個(gè)系統(tǒng)能在高溫高粉塵的惡劣環(huán)境下正常工作，適應(yīng)正負(fù)百分之十的電網(wǎng)電壓波動(dòng)。因此，在系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)上，有一定難度，以下就有關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題作些討論。
　　
　　2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)考慮
　　
　　(1)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及選型
　　為提高浮吊作業(yè)效率，既要提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的速度響應(yīng)，又要減少故障檢修及常規(guī)檢修的周期和頻率，采用變頻調(diào)速方式可以很好的滿(mǎn)足浮吊設(shè)備對(duì)于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求。
　　變頻器有很寬的調(diào)速范圍，可以設(shè)定加減速時(shí)間;良好的低速力矩特性使得電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)和加速時(shí)能夠獲得大而且平滑的加速度;制動(dòng)單元的接入又使得電動(dòng)機(jī)在減速和停車(chē)時(shí)能夠獲得足夠的制動(dòng)力矩。上述特性保證了變頻調(diào)速系統(tǒng)有很好的速度響應(yīng)性能。
　　其多段速度功能的各段速度獨(dú)立可調(diào)，可根據(jù)作業(yè)需要設(shè)定各種不同速度進(jìn)行作業(yè)。
　　變頻器的平穩(wěn)起動(dòng)及制動(dòng)特性減少了機(jī)械沖擊，降低了結(jié)構(gòu)損耗;啟動(dòng)電流較小，在頻繁起動(dòng)及制動(dòng)中減少電機(jī)熱損，延長(zhǎng)電機(jī)壽命;變頻器自身是高可靠性的通用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，故障率極低，引入變頻器后整機(jī)的故障率降低，維護(hù)量減少，間接地提高了作業(yè)效率。
　　為提高操作器件的可靠性，采用多段速有級(jí)平滑調(diào)速方式。
　　變頻調(diào)速在低速情況及加減速過(guò)程中有明顯的節(jié)電效果。
　　本系統(tǒng)選用的是日本安川公司的616G5系列起重專(zhuān)用型變頻器，它能夠方便的實(shí)現(xiàn)閉環(huán)矢量控制，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)1:1000的調(diào)速比，高精度的速度控制，零速時(shí)可達(dá)到150％額定力矩，廣泛的應(yīng)用于起重行業(yè)。各電機(jī)原為繞線(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻方式調(diào)速，改為變頻調(diào)速后不需要更換電機(jī)，僅把電機(jī)轉(zhuǎn)子回路短接即可。
　　(2)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及選型
　　起重設(shè)備涉及到一系列的安全問(wèn)題，浮吊控制系統(tǒng)必須有很好的可靠性和完善的安全措施，保證即使在操作失誤的情況下也不會(huì)導(dǎo)致安全事故和設(shè)備損壞，為此本方案采用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)安全聯(lián)鎖和防誤功能。除了緊急停機(jī)操作保留直接連線(xiàn)方式外，所有的操作均通過(guò)PLC程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)選用西門(mén)子公司6ES7－200系列緊湊型小型PLC產(chǎn)品作為核心控制設(shè)備。
　　(3)聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)設(shè)計(jì)及選型
　　聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)是浮吊的唯一操作位置和人機(jī)界面，除了作為基本操作器的手柄式凸輪控制器外，還設(shè)置了各種故障信號(hào)、緊急停機(jī)按鈕、功能選擇開(kāi)關(guān)、允許操作鑰匙開(kāi)關(guān)等。
　　聯(lián)動(dòng)操作器作為浮吊主要操作設(shè)備，動(dòng)作十分頻繁，要求可靠并且有較長(zhǎng)的使用壽命。本系統(tǒng)選用法國(guó)施耐德公司的XKB-E系列手柄式凸輪控制器，其操作靈活可靠，手感好，使用壽命高達(dá)各方向100萬(wàn)次，以旋轉(zhuǎn)及變幅操作器為例，即允許左旋右旋和變幅向前向后各操作100萬(wàn)次，根據(jù)浮吊作業(yè)頻率估計(jì)，每臺(tái)操作器大約可使用1年左右。
　　當(dāng)起升或抓斗部分出現(xiàn)故障時(shí)，需要將抓斗下放，為此設(shè)計(jì)了機(jī)械制動(dòng)器釋放踏板和允許此項(xiàng)操作的鑰匙開(kāi)關(guān)。