柴小馬，劉新強(qiáng)，劉曉濤

中孚實業(yè)股份有限公司鋁業(yè)一分公司，河南 鞏義 451200

0 引言

中孚實業(yè)股份有限公司鋁業(yè)一分公司多功能天車出鋁鉤和附鉤所使用升降設(shè)備為進(jìn)口DEMAG電動葫蘆，該電動葫蘆采用雙速電動機(jī)實現(xiàn)鉤升降速度的快慢切換與快速制動，具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)，性能優(yōu)異，控制獨(dú)立等優(yōu)點(diǎn)。但由于其控制系統(tǒng)的復(fù)雜性也使其在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了許多問題，比如，控制方式精度低，控制元件壽命等。這樣不僅對其性能受到了很大的影響，也增加了設(shè)備的維護(hù)成本，對其控制方式的改進(jìn)將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 改造前雙速電動機(jī)控制方式和分析

1.1 DEMAG電葫蘆雙速電動機(jī)需要實現(xiàn)的動作和控制順序

正向慢速轉(zhuǎn)動；正向快速轉(zhuǎn)動；反向慢速轉(zhuǎn)動；反向快速轉(zhuǎn)動；快速制動。

1）正向啟動→繩盤制動器打開→延時2秒→電機(jī)正向慢速轉(zhuǎn)動→加速→正向快速轉(zhuǎn)動→停止→正向慢速轉(zhuǎn)動→電機(jī)停止運(yùn)行→電機(jī)錐形制動器制動→停止→延時2秒→繩盤制動器閉合；

2）反向啟動→繩盤制動器打開→延時2秒→電機(jī)反向慢速轉(zhuǎn)動→加速→反向快速轉(zhuǎn)動→停止→反向慢速轉(zhuǎn)動→電機(jī)停止運(yùn)行→電機(jī)錐形制動器制動→停止→延時2秒→繩盤制動器閉合；

3）4個動作有3個輸入控制，中間有一邏輯分析器轉(zhuǎn)換；

4）升盤制動器屬于棘輪構(gòu)造，出現(xiàn)溜鉤時，繩盤制動器會卡死制動。當(dāng)繩盤制動器卡死后，繩盤制動器卡死限位動作，電機(jī)只能上升不能進(jìn)行下降動作，需要先進(jìn)行上升后，方能在進(jìn)行下降動作。

1.2 雙速電動機(jī)控制方式

DEMAG電動葫蘆的雙速電動機(jī)采用獨(dú)立時序控制。延時部分主要用于控制繩盤制動器的提前打開和延后閉合，由空氣阻尼式延時繼電器來實現(xiàn)。

1.3 電動機(jī)各動作時刻的電流分析

由于起重過程中需要經(jīng)常改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，因此各控制元件動作頻繁，加速和制動過程的電流值遠(yuǎn)高于電動機(jī)的額定電流，在電動機(jī)運(yùn)行過程中所測得的各時刻平均電流值如表1所示：

表1 雙速電動機(jī)實測平均電流值

1.4 實際應(yīng)用中存在的問題

由表1可以看出，雙速電動機(jī)不論輕載或重載，勻速運(yùn)行時的電流值都遠(yuǎn)低于額定電流值，但在加、減速的過程尤其是反接制動時的電流值則要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于額定電流值。因此，如此頻繁的電流變化和動作切換給電動機(jī)的控制回路增加了很大的負(fù)擔(dān)，在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)延時繼電器失效、接觸器觸點(diǎn)熔化、制動器磨損嚴(yán)重、電動機(jī)發(fā)熱等問題，使DEMAG電動葫蘆的運(yùn)行效率大打折扣，其性能也受到了很大的影響，并可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，構(gòu)成重大安全隱患。

1.5 原因分析

雙速電動機(jī)動作切換頻繁，時序控制復(fù)雜。但由于人的判斷受許多客觀因素和主觀因素的影響，很難保證人工操作的可靠性，而空氣阻尼式延時繼電器同樣存在時間設(shè)定不精確和故障率高的缺陷，這也是在生產(chǎn)實踐中造成以上問題的主要原因。

2 改造思路和方案

多功能天車所使用的SLC5/04系列PLC具有性能優(yōu)異、可靠性高、壽命長和使用簡單方便等優(yōu)點(diǎn)，是實現(xiàn)DEMAG電動葫蘆雙速電動機(jī)控制方式全自動化的軟件平臺和硬件基礎(chǔ)。

改造的思路就是將雙速電動機(jī)的控制方式進(jìn)行軟件化改造，由PLC完成檔位切換的邏輯運(yùn)算和延時控制。

3 改造后的效果

1）延時繼電器可靠性提高到100%，壽命提高到10年以上；

2）改造后，電動機(jī)勻速運(yùn)行的各個電流值雖然沒有太大變化，但加減時刻的電流值明顯減??；

3）接觸器出現(xiàn)觸點(diǎn)熔化的概率明顯降低，接觸器壽命提高到改造前的2倍；

4）因延時繼電器失效造成制動器磨損降低為零，制動器壽命提高5倍以上；

5）雙速電動機(jī)的控制回路大幅度簡化，元件數(shù)由改造前的10個減少到7個，回路數(shù)由改造前的10減少到6個；

6）雙速電動機(jī)的溫度指標(biāo)明顯改善，連續(xù)工作2個小時溫升不高于5℃。

4 結(jié)論

高效、節(jié)能、低碳是當(dāng)今全社會全人類的發(fā)展均勢，生產(chǎn)領(lǐng)域可以依靠科技進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新不斷改進(jìn)自己的生產(chǎn)工藝，進(jìn)而降低自己的生產(chǎn)成本，不斷地促進(jìn)自身的成長與發(fā)展。

中孚實業(yè)股份有限公司鋁業(yè)一分公司雙速電動機(jī)控制方式的改進(jìn)，在投入極低的情況下達(dá)到了很好的效果，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，是生產(chǎn)工藝自動化控制優(yōu)化的又一成功案例。

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