作者：李金栓 邱召龙

单位：上海通用电气传动系统维修站

案例简介

        本案例采用两台ETD800矢量变频器，驱动起升、大车和小车三大运行机构。近几年来我国集装箱吞吐量年年增加，集装箱港口机械的需求数量因此也年年增加，原有的控制系统年久失修，经常出故障，并且现在大多已经买不到备件，或是费用非常昂贵。因此采用ETDAC800变频器的新一代控制有了很大的应用。本案例中用一台变频器驱动起升和大车，同一时间只能操作起升或大车，在起升或大车运行停止后，可自动切换到大车或起升，另外一台变频器驱动小车。设备改造好投入运行以来，系统运行平稳，性能良好。

工艺流程

CAB IO Station读取驾驶人员的操作指令，经过Profibus DP总线到电气房的PLC CPU Station，经过CPU的程序处理后再由Profibus DP总线控制小车变频器、起升大车变频器和其他辅助设备的运行停止。其中小车变频器控制小车一个电机，起升大车变频器控制大车两个电机和起升一个电机。起升和大车不能同时运行，起升正在运行时操作大车，起升将按照减速曲线停止，然后自动切换到大车运行；大车正在运行时操作起升，大车将按照减速曲线停止，然后自动切换到起升运行。小车和起升或小车和大车可以同时运行。起升要求判断负载大小恒功率运行；大车采用两个电机，正常运行时两个电机运行速度基本相同，由于某种原因大车偏离运行轨道时，两个电机要有速度差，使其能回到正常轨道上来。

▲ 轮胎式集装箱龙门起重机电气控制原理

应用方案

        本方案主站采用GE 9030 Profibus DP主站模块IC693PBM200，驾驶室从站采用VersaMax Profibus DP总线接口模块，小车直流调速器站和起升大车调速器站采用Profibus DP通讯卡，整个系统配置情况如下图所示：

在ProFibus DP通讯卡上设置从站地址，在AC800 ANYBUS通讯设置中配置控制字、速度给定、励磁给定、转矩给定、状态字、速度实际值、电枢电压值、电枢电流值等，这样通讯就基本上建立了。然后再设置一些其他应用参数，自整定，结合PLC控制系统便可以运行了。

在调试中遇到几个问题，一是起升与大车两套参数切换问题，二是速度环的响应问题，三是调速器运行中的母线电压过高故障，四是起升起动和停车时的溜钩问题。

第一个问题，如果在运行中切换参数则有可能造成起升失控的危险，因此要在程序中判断运行是否停止，参数是否切换成功，两个条件都具备后再切换到另外一个机构给运行命令；第二个问题默认的速度环的一些参数基本上是不能满足运行需求的，特别是起升，可以采用渐进调节法调整比例积分参数，结合速度曲线，调整到理想的稳定状态，这个过程中，经验是很重要的；第三个问题在小车和起升中都发现过，经过观察，发现是在系统过载运行时停机制动母线电压过高造成的，因此在PLC程序中判断过载运行时自动修正加减速曲线便解决了这一问题；第四个问题，尽管通过渐进调节法调整了速度环的响应，发现在起升起动和停车时的响应还是不够理想，在不同的负载下，有时超前，有时滞后，因此可以附加转矩，也解决了这个问题。

整个系统的参数功能配置如下：

起升

电机功率           220  KW
电机额定电流       396  A
电机控制方式       闭环间接控制
速度反馈选择       编码器1
极对数             3
正向转矩电流       100%
反向转矩电流       100%
转矩电流前馈       anybus接收双字1（PLC通过profibus-dp通讯写anybus接收
                   双字1值到电流前馈，作为附加转矩，以达到动态响应最佳效果。）
电机额定转速       1000 RPM
电机最大转速       1000 RPM

大车

大车和起升为同一台调速器，当大车需运行时，需通过PLC通讯控制数字量功能f2_motor_select，由第一套起升参数切换到第二套大车参数，大车的主要参数设置如下：

电机功率              220  KW
电机额定电流        396  A
电机控制方式        闭环间接控制
速度反馈方式        编码器1
极对数                 2
电机额定转速        1500 RPM
电机最大转速        1500 RPM
正向转矩电流        100%
反向转矩电流        100%

小车
电机功率             37 KW
电机额定电流       59A
电机控制方式       闭环间接控制
速度反馈方式       编码器1
极对数                3
电机额定转速       1000
电机最大转速       1000
正向转矩电流       100%
反向转矩电流       100%

系统主要配置如下：

1.  GE PLC                    一套

2.  GE PLC子站                一套

3.  ETD AC800G/0220.0/400     一台

4.  ETD AC800G/00370.0/400    一台

现场实况

客户反馈：

        “虽然是第一次在港口机械中使用ETDAC800变频器器，但是其强大的功能完全满足了港机的工艺要求，如两套参数切换功能，profibus-dp通讯功能，电流前馈功能，电流过载功能等，且其优异的性能还是经起了一向有着严格要求的港口集装箱机械的考验，目前该系统运行稳定，性能良好，也得到了客户的肯定。
”