卸船機(jī)電氣系統(tǒng)

1、2000t/h卸船機(jī)控制系統(tǒng)和CMS1. 2000t/h卸船機(jī)控制系統(tǒng)1. 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)概況本手冊(cè)適用于印尼泗水TELUKMONG 碼2000T/H卸船機(jī)電氣系統(tǒng)的系統(tǒng)組成及功能描述。1.1 使用環(huán)境條件根據(jù)IEC國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)、FEM歐洲搬運(yùn)工程協(xié)會(huì)、JB/T4315起重機(jī)電控設(shè)備GB3811起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范、GB6067起重機(jī)械設(shè)計(jì)安全規(guī)程、JB4326-86 濕熱帶型裝有電子器件的電控設(shè)備及JB4374-86 濕熱帶型低壓電器電控設(shè)備，確定系統(tǒng)設(shè)備的使用環(huán)境條件及要求。而且完全滿足以下要求：溫度: -10C-45C相對(duì)濕度: 95%（25C）海拔高度: <1000m密封:設(shè)備應(yīng)防

2、蟲害,防止自然塵埃對(duì)設(shè)備的可靠性的侵害防霉:使用抑制霉菌生長(zhǎng)的材料沖擊:設(shè)備、組件應(yīng)能經(jīng)受得住正常生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的沖擊，以及運(yùn)輸、裝卸過程中的沖擊。振動(dòng):設(shè)備滿足長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)囊?以及在使用中產(chǎn)生的振動(dòng)的作用1.2 供電電源及機(jī)上電源1.高壓配電系統(tǒng)地面供電為6600V（± 10）50Hz（±1）中壓，三相交流電源，采用電纜卷筒上機(jī)供電方式，為主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及輔助機(jī)構(gòu)、控制、照明等提供電源。 2.低壓配電系統(tǒng)主拖動(dòng)系統(tǒng)供電電壓：三相三線400VAC，50Hz?？刂齐娫矗焊綦x的220VAC，50Hz及24VDC輔助設(shè)備供電電壓：隔離的三相四線380VAC，50Hz照明、加熱器電源

3、：隔離的220VAC,50HZ, 零線允許配電。維修電源：交流380/220V，三相，50Hz 備用低壓電源：交流380/220V，三相，50Hz*主回路電源、控制電源、照明電源等需要維修時(shí)必須切斷主變壓器、輔助變壓器電源，注意人身安全。Ø 系統(tǒng)概述Ø 卸料機(jī)電氣控制系統(tǒng)由國(guó)際著名電氣制造廠商的產(chǎn)品組成，交流調(diào)速器采用ABB公司ACS800系列產(chǎn)品； PLC采用西門子公司S7-300 系列產(chǎn)品；主要機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)采用ABB電機(jī)；低壓配電元器件及附件如：斷路器、接觸器、繼電器等均采用Schneider 公司產(chǎn)品；主令控制器采用Schneider公司產(chǎn)品限位；限位開關(guān)等均采用德國(guó)施

4、邁賽公司產(chǎn)品；觸摸屏采用日本GP-4000產(chǎn)品；觸摸屏與PLC之間通過MB+通訊，構(gòu)成監(jiān)控管理系統(tǒng)，能全面實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)，并提供完善的故障信息，方便運(yùn)行及維護(hù)。Ø 系統(tǒng)具有手動(dòng)與半自動(dòng)控制的功能，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)半自動(dòng)循環(huán)堆料、取料等控制功能，可有效地提高生產(chǎn)效率，確保整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，震動(dòng)沖擊小，有效減少交變載荷對(duì)機(jī)械的沖擊，減少機(jī)械疲勞強(qiáng)度，提高壽命。Ø 在司機(jī)室、電氣房、登機(jī)口配置電話系統(tǒng)，方便機(jī)上工作人員的聯(lián)系。1.3 電氣室控制柜序號(hào)名稱主要元器件數(shù)量(套)備注1.配電保護(hù)柜控制電源斷路器控制變壓器12.整流柜ACS-404-2100-3整流模塊，重載1392KW/1

5、可回饋電網(wǎng)3.1#起升控制柜ACS-104-0770-3 逆變模塊，重載450kw1也控制大車4.2#起升控制柜ACS-104-0770-3 逆變模塊，重載450kw1也控制大車5.1#抓斗控制柜ACS-104-0770-3 逆變模塊，重載450kw16.2#抓斗控制柜ACS-104-0770-3 逆變模塊，重載450kw17.小車/俯仰控制柜ACS-104-0510-3 逆變模塊，重載450kw18.PLC控制柜19.CMS控制柜110.綜合控制柜111.照明維修柜1控制柜柜體尺寸統(tǒng)一高度2500mm，深度650mm，單體寬度8001200mm，表面靜電噴塑，顏色RAL7035，框架式安裝結(jié)

6、構(gòu)。1.4 中壓電器序號(hào)名稱主要元器件數(shù)量(套)備注12.主中壓開關(guān)柜Uni Gear 550 1250A113.副中壓開關(guān)柜Uni Gear 550 1250A114.中壓分線柜10KV接線柱6個(gè)115.主降壓變壓器SCB9-1600，6.6/0.4116.副降壓變壓器SCB9-250，6.6/0.411.5 操作站1.5.1 司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)Ø 2個(gè)主令控制器分別控制大車/起升/開閉、小車/俯仰Ø 整機(jī)操作用的按鈕、選擇開關(guān)、指示燈、急停按鈕等Ø 觸摸屏，顯示故障信息1.5.2 大車就地操作站Ø 大車及夾軌器就地操作用的按鈕、選擇開關(guān)、指示燈、急停按鈕等

7、1.5.3 前臂架就地操作站Ø 前臂架就地操作用的按鈕、選擇開關(guān)、指示燈、急停按鈕等1.5.4 大車就地操作站Ø 大車就地操作用的按鈕、選擇開關(guān)、指示燈、急停按鈕等1.5.5 料斗就地操作站Ø 料斗就地操作用的按鈕、選擇開關(guān)、指示燈、急停按鈕等1.6 傳動(dòng)系統(tǒng)起升、開閉、小車、大車、前臂架俯仰和司機(jī)室移動(dòng)都采用通過ABB逆變器調(diào)速，各傳動(dòng)系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)狀態(tài)電能直接通過直流母線回饋電網(wǎng)，不用制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，功率因數(shù)在0.85以上。1.7 變頻調(diào)速系統(tǒng)1.7.1 變頻器的基本構(gòu)成變頻器分為交交和交直交兩種形式。交交變頻器可將工頻交流直接變換成頻率、電壓均可控制的交

8、流，又稱直接式變頻器。而交直交變頻器則是先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再把直流變換成頻率、電壓均可控制的交流，又稱間接式變頻器。我們主要研究交直交變頻器，以下簡(jiǎn)稱變頻器。變頻器的基本構(gòu)成如圖1所示，由主回路（包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器）和控制回路組成，分述如下： 網(wǎng)側(cè)交流器I 中間直流環(huán)節(jié)III 負(fù)載變流器II 3 O 整流器 逆變器 AC DC 控 控 制 制 指 指 令 控制電路 令 運(yùn)行指令圖1變頻器的基本構(gòu)成（1）整流器 電網(wǎng)側(cè)的交流器I是整流器，它的作用是把三相（也可以是單相）交流整流成直流，本機(jī)的整流模塊采用ABB的ACS800-404-2100-3,重載出力1392K

9、W/2681A,在環(huán)境溫度40的情況下，每5分鐘可有1分鐘的150%過載；該整流器采用可控硅控制，系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)狀態(tài)能量可以回饋電網(wǎng)，不用制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。（2）逆變器 負(fù)載側(cè)的變流器II為逆變器。是利用IGBT大功率半導(dǎo)體主開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路。有規(guī)律地控制逆變器中主開關(guān)的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出。本機(jī)的4個(gè)逆變器采用ABB的ACS-104-0770-3，重載出力450KW/831A，同時(shí)控制起升開閉系統(tǒng)的4個(gè)315KW的ABB電動(dòng)機(jī)，其中起升機(jī)構(gòu)的2個(gè)逆變器也可控制海側(cè)和陸側(cè)的大車電動(dòng)機(jī)群；本機(jī)的1個(gè)逆變器采用ABB的ACS-104-0510-3，重載出力315KW

10、/554A，分別時(shí)控制小車運(yùn)行的250KW的和前臂架俯仰系統(tǒng)的1個(gè)110KW的ABB電動(dòng)機(jī)；（3）中間直流環(huán)節(jié) 由于逆變器的負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)，屬于感性負(fù)載。無論電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)或發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，其功能因數(shù)總不會(huì)為1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無功功率的交換。這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件（電容器或電抗器）來緩沖。所以又常稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。（4）控制電路 控制電路常由運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、控制信號(hào)的輸入、輸出電路和驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對(duì)逆變器的開關(guān)控制、對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等?？刂品椒ㄍㄟ^PLC程序采用數(shù)字控制。1.7.2 2000t/

11、h卸船機(jī)變頻調(diào)速中電動(dòng)機(jī)的幾種調(diào)速方式通常情況下，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)有恒磁通調(diào)速方式、恒功率調(diào)速方式、恒電電流調(diào)速方式三種。其力矩曲線見圖2。 f150HZ 100HZ 恒功率調(diào)速（抓斗空斗超速快速下降，小車空載超速快速運(yùn)行）50HZ 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速（抓斗滿斗額速上升，小車重載額速運(yùn)行） Me M圖2電動(dòng)機(jī)恒功率調(diào)速、恒磁通調(diào)速、恒電流調(diào)速力矩曲線1.7.3，2000t/h卸船機(jī)控制方式本卸船機(jī)采用DTS矢量控制技術(shù),在控制量值的同時(shí)也控制其相位。使用坐標(biāo)變換的方法，實(shí)現(xiàn)定子電流的磁場(chǎng)分量和轉(zhuǎn)矩分量的解耦控制，可以使交流電動(dòng)機(jī)象直流電動(dòng)機(jī)一樣具有良好的調(diào)速性能。具有優(yōu)良的調(diào)速性能和機(jī)械特性。2. 20

12、00t/h卸船機(jī)管理系統(tǒng)2.1. 監(jiān)控管理系統(tǒng)的組成2.1.1 監(jiān)控管理系統(tǒng)硬件提供用于CMS的軟件和相應(yīng)的硬件，提供用于門機(jī)監(jiān)控的所有顯示畫面，并將組態(tài)后的軟件提交給買方，組態(tài)軟件具有良好的透明性和兼容性，提供良好的軟硬件接口和配合，滿足買方為實(shí)現(xiàn)整體控制方案而要求對(duì)其所提供的軟件的修改，直至在中央控制系統(tǒng)監(jiān)控操作員站上實(shí)現(xiàn)對(duì)2000t/h卸船機(jī)的監(jiān)控功能。2000t/h卸船機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)（CMS）采用適合于工業(yè)環(huán)境的硬件和成熟的軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析、存儲(chǔ)、交換、顯示和故障診斷等監(jiān)控、管理功能。系統(tǒng)應(yīng)具有友好的人機(jī)交互界面，良好的可操作性、可維護(hù)性和穩(wěn)定性。硬件是由監(jiān)控計(jì)算機(jī)與PLC通信接

13、口件、遠(yuǎn)程地面控制中心接口件組成。軟件系統(tǒng)采用中文界面軟件，工業(yè)控制面板計(jì)算機(jī)選用DELL名牌產(chǎn)品，相關(guān)配置須經(jīng)買方認(rèn)可，其它未明確部分由賣方在投標(biāo)書中提供。2.1.2主要硬件構(gòu)成見下表：序名 稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量?jī)r(jià)格(元)附注12CMS系統(tǒng)柜600*600*2200,IP2311)供電指示燈12)電源模塊PS3072西門子3)CPU模塊315-2DP1西門子4)接口模塊343-12西門子5)總線模塊342-52西門子6)接口模塊IM 3602西門子7)接口模塊IM 3612西門子8)輸入模塊SM32112西門子9)輸出模塊SM3225西門子10)交換機(jī)10/100M 自適應(yīng)1TP-link序名 稱

14、型號(hào)規(guī)格數(shù)量?jī)r(jià)格(元)附注13工控機(jī)CPU:P4 2.4G120G硬盤1000M內(nèi)存80G移動(dòng)硬盤1立柜形式，供專用便攜式編程器，中文支持正版軟件，免費(fèi)提供最新版的系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、組態(tài)軟件，將來可免費(fèi)升級(jí)，14UPS30分鐘115激光打印機(jī)1200dpi116彩色顯示器21”,工業(yè)用117筆記本電腦CPU:P4 2.4G500G硬盤1000M內(nèi)存118正版PLC編程軟件119正版CMS軟件120原裝編程電纜、通訊線1組2.1.3 2000t/h卸船機(jī)狀態(tài)及測(cè)量參數(shù)實(shí)時(shí)、相關(guān)累計(jì)值顯示：（1）供電系統(tǒng)狀態(tài)及測(cè)量參數(shù)實(shí)時(shí)、相關(guān)累計(jì)值圖形顯示（2）調(diào)速裝置狀態(tài)、測(cè)量參數(shù)實(shí)時(shí)、相關(guān)累計(jì)值圖形顯示（

15、3）各機(jī)構(gòu)狀態(tài)、位置檢測(cè)狀態(tài)、相關(guān)累計(jì)值圖形顯示（4）PLC通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、相關(guān)累計(jì)值圖形顯示（5）本機(jī)及地面工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、相關(guān)累計(jì)值圖形顯示（6）消防系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)及測(cè)量參數(shù)顯示（7）其他裝置的狀態(tài)及測(cè)量參數(shù)實(shí)時(shí)、相關(guān)累計(jì)值圖形顯示2.1.4 故障顯示及報(bào)警（1）故障顯示、報(bào)警故障顯示應(yīng)能顯示主要故障點(diǎn)，并自動(dòng)顯示故障出現(xiàn)時(shí)間和故障排除時(shí)間，并可傳入地面控制中心統(tǒng)計(jì)管理。具體內(nèi)容及形式基本設(shè)計(jì)審查時(shí)由買賣雙方確認(rèn)。a、供電系統(tǒng)故障顯示及報(bào)警b、逆變裝置故障顯示及報(bào)警c、起升機(jī)構(gòu)故障顯示及報(bào)警d、開閉機(jī)構(gòu)故障顯示及報(bào)警e、PLC通信網(wǎng)絡(luò)故障顯示及報(bào)警f、大車行走故障顯示及報(bào)警g、

16、前臂架俯仰機(jī)構(gòu)故障顯示及報(bào)警h、小車機(jī)構(gòu)故障顯示及報(bào)警i、電纜卷取裝置故障顯示及報(bào)警j、主令控制器故障顯示及報(bào)警k、地面其他設(shè)備與2000t/h卸船機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備故障顯示及報(bào)警l、消防系統(tǒng)動(dòng)作及故障顯示及報(bào)警（2）主要故障歷史記錄系統(tǒng)至少能存儲(chǔ)10，000個(gè)故障信息。凡是能造成整機(jī)停止和本機(jī)構(gòu)停止故障，均應(yīng)具有完備歷史記錄。凡是消防系統(tǒng)動(dòng)作及故障，均應(yīng)具有完備歷史記錄。（3）故障幫助系統(tǒng)凡是能造成整機(jī)停止和本機(jī)構(gòu)停止故障，均應(yīng)具有故障幫助功能。2.1.5 備件信息管理備件管理應(yīng)便于買方查詢備品、備件的型號(hào)、規(guī)格、技術(shù)參數(shù)、供貨商名稱、生產(chǎn)廠家通訊地址等信息。2.1.6 計(jì)量信息管理（1）電量計(jì)量管

17、理電能及相關(guān)參數(shù)顯示采用圖形動(dòng)化實(shí)時(shí)和累計(jì)值顯示，電能計(jì)量主要包括無功、有功、功率因數(shù)計(jì)量。a、各機(jī)構(gòu)電能計(jì)量b、備用電源電能計(jì)量（2）作業(yè)計(jì)量管理整機(jī)、各機(jī)構(gòu)累計(jì)工作時(shí)間、每個(gè)司機(jī)累計(jì)工作時(shí)間管理系統(tǒng)，時(shí)間精確到“分” 。2.1.7 技術(shù)資料信息管理（1）電氣原理圖（含消防電氣）（2）電氣安裝接線圖（3）電氣裝置接口線路圖（4）PLC程序（5）結(jié)構(gòu)及機(jī)構(gòu)原理圖2.1.8 生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)（1）司機(jī)有關(guān)信息傳輸、指令請(qǐng)求及對(duì)地面控制中心反饋信息管理（2）地面控制中心傳入物料信息管理（3）地面控制中心傳入的指令信息管理（4）整機(jī)、各機(jī)構(gòu)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、故障累計(jì)時(shí)間、故障累計(jì)次數(shù)、停機(jī)累計(jì)時(shí)間信息傳

18、輸，時(shí)間精確到“分” 。（5）消防系統(tǒng)動(dòng)作及故障信息傳輸（6）并分別進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表打印。2.1.9其它必要的信息：該系統(tǒng)應(yīng)允許用戶現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)充功能屏幕；該系統(tǒng)可通過通訊口對(duì)PLC的程序、數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、調(diào)試和實(shí)時(shí)監(jiān)控。在電控保用期內(nèi)整個(gè)系統(tǒng)保留軟件版本無償升級(jí)的權(quán)利。2.1.10 編程功能 1) PLC在線和離線編程功能 2) CMS的維護(hù)和二次開發(fā)功能CMS基本具備以上的具體功能。2.2 CMS功能介紹2000t/h卸船機(jī)為了方便用戶對(duì)設(shè)備的使用、維修和管理，提供了完善的卸船機(jī)管理系統(tǒng)(CMS)和故障報(bào)警顯示器。CMS的硬件就是一臺(tái)上位計(jì)算機(jī)，通過標(biāo)準(zhǔn)的RS-232或RS-485串行口與PL

19、C進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；其軟件平臺(tái)為Rockwell Software公司的RS View32人機(jī)界面軟件，該軟件廣泛運(yùn)用于自動(dòng)化領(lǐng)域，性能優(yōu)越，功能強(qiáng)大，可與西門子公司S7-300 PLC進(jìn)行通信及數(shù)據(jù)傳遞，所有文字均可用中英文顯示。CMS具有動(dòng)畫仿真、警報(bào)監(jiān)視、參數(shù)監(jiān)控、作業(yè)統(tǒng)計(jì)及打印等多種功能。2000t/h卸船機(jī)的CMS是專門為卸船機(jī)開發(fā)的專業(yè)性軟件系統(tǒng)，擁有獨(dú)立的知識(shí)開發(fā)產(chǎn)權(quán)，并可擴(kuò)展到其他各類起重機(jī)上應(yīng)用。2000t/h卸船機(jī)機(jī)的主要作業(yè)機(jī)構(gòu)為起升、開閉、小車、和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，而起升、開閉和小車構(gòu)成的立體作業(yè)運(yùn)行過程為CMS提供了一個(gè)很好的二維動(dòng)態(tài)顯示畫面。該CMS可以動(dòng)態(tài)模擬卸船機(jī)的作業(yè)狀況，包括起升、開閉、小車機(jī)構(gòu)運(yùn)行的動(dòng)畫模擬，其中起升、開閉和小車的移動(dòng)位置和速度完全是根據(jù)PLC所提供的計(jì)算位置和速度而得到的，并伴有數(shù)值顯示。整臺(tái)2000t/h卸船機(jī)在運(yùn)行過程中可能發(fā)生的100多條或更多的故障，都可由CMS進(jìn)行監(jiān)視、存儲(chǔ)及打印。當(dāng)某一故障發(fā)生時(shí)，在監(jiān)視畫面上會(huì)即時(shí)顯示出該故障的描述，發(fā)生的時(shí)間、日期，同時(shí)字體的背景顏色會(huì)以紅、綠兩色交替閃爍，并且有報(bào)警聲發(fā)出；按下“警報(bào)監(jiān)視”按鈕，切換到警報(bào)監(jiān)視畫面，在這里可以監(jiān)視到當(dāng)前發(fā)生的所有故障，以及發(fā)生的時(shí)間、日期，若故障已排除，畫面會(huì)顯示該故障已排除及排除的時(shí)間、日期；在某一故障報(bào)警時(shí)，按下識(shí)別按鈕，即彈出一個(gè)窗口，