徐漢萍

（深圳中集天達(dá)空港設(shè)備有限公司，廣東深圳 518067）

0 引言

機(jī)電驅(qū)動(dòng)式登機(jī)橋和混合驅(qū)動(dòng)式登機(jī)橋的行走機(jī)構(gòu)由水平驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、鏈輪傳動(dòng)裝置、上橫梁、角度測(cè)量裝置、回轉(zhuǎn)支承、立軸、下橫梁、輪胎等組成，左右兩個(gè)水平驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)由變頻器控制無級(jí)調(diào)速，通過鏈輪傳動(dòng)裝置帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)登機(jī)橋的伸縮和擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

有些國(guó)外客戶要求登機(jī)橋需要實(shí)現(xiàn)新的功能要求:“在正常動(dòng)力發(fā)生故障時(shí)，為使已經(jīng)登機(jī)完畢的飛機(jī)按時(shí)離開起飛，登機(jī)橋必須有一個(gè)自動(dòng)短距離緊急撤離功能，使接機(jī)艙能在短時(shí)間內(nèi)，離開飛機(jī)機(jī)身至合理距離（4～6 m）”。

登機(jī)橋原配有手動(dòng)應(yīng)急撤離功能，手動(dòng)操作時(shí)，操作人員要離開操縱臺(tái)下到地面，需要2名操作人員在行走橫梁前松開2個(gè)電動(dòng)機(jī)的剎車、按照電動(dòng)機(jī)上的標(biāo)牌圖示分別操作手搖把使兩電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種方法退橋速度比較慢，且當(dāng)?shù)菣C(jī)橋處于仰接飛機(jī)時(shí)，可能還需要拖車協(xié)助退橋，這種方式退橋的速度不能滿足“在較短的時(shí)間內(nèi)完成緊急撤離”的要求，故需要尋找新的緊急撤橋方法。

登機(jī)橋左右行走電動(dòng)機(jī)的功率各為55 kW，若采用電氣控制方法實(shí)現(xiàn)上述功能需要選用一個(gè)10～11 kW的三相UPS電源給登機(jī)橋行走電動(dòng)機(jī)供電，價(jià)格高、體積大、質(zhì)量重，不便登機(jī)橋的安裝使用。

通過對(duì)施耐德ATV71變頻器功能的研究，利用變頻器內(nèi)部具有的撤離功能，只需要單相2～3 kW的UPS，即可實(shí)現(xiàn)登機(jī)橋在動(dòng)力電源故障下的短距離緊急撤離功能，使實(shí)現(xiàn)該功能的成本大大降低，同時(shí)單相2～3 kW的UPS價(jià)格便宜、體積小、質(zhì)量輕，適合登機(jī)橋安裝使用。

1 緊急撤離功能的原理分析

施耐德ATV71變頻器的“撤離功能”是專為電梯應(yīng)用設(shè)計(jì)的，當(dāng)電梯由于斷電而卡在二層樓之間時(shí)，必須在合理的時(shí)間內(nèi)將電梯內(nèi)的人員疏散。此功能需要與變頻器連接的緊急備用電源，該電源處于降壓狀態(tài)，僅容許變頻器在減速運(yùn)行模式下降級(jí)運(yùn)行，此時(shí)變頻器的功率仍能滿足載的要求［1］。

ATV71系列變頻器此項(xiàng)功能的作用是當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，可以由輔助電源（如UPS電源）給變頻器臨時(shí)供電，使用該撤離功能時(shí)，需要分配變頻器上的一個(gè)邏輯輸入端子控制撤離功能，當(dāng)外部觸發(fā)信號(hào)使該定義的邏輯輸入端子“置1”后，變頻器得知由輔助電源供電，不用進(jìn)入［欠壓］USF故障模式，變頻器就可重新啟動(dòng)。由于電動(dòng)機(jī)是恒功率的，變頻器重新啟動(dòng)可以額定轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，但電動(dòng)機(jī)速度將降低運(yùn)行，其速度（RSP）的最高值受限于輔助電源的電壓，變頻器降壓后輸出的最大值頻率RSP計(jì)算公式如下:

最大值頻率RSP=（電動(dòng)機(jī)額定頻率×輔助電源電壓）÷電動(dòng)機(jī)額定電壓

當(dāng)電動(dòng)機(jī)的額定頻率為50 Hz，輔助UPS電源電壓為220 V，電動(dòng)機(jī)額定電壓為380 V時(shí)，計(jì)算的變頻器在撤離功能下輸出的最大頻率為29 Hz，即當(dāng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)一定的情況下，變頻器撤離功能輸出的最高頻率與輔助UPS電源的電壓有關(guān)，且成正比例關(guān)系。

應(yīng)用變頻器的撤離功能時(shí)，為了避免設(shè)備損壞，需要特別注意以下事宜:

a）在正常電源供電時(shí)，控制變頻器撤離功能的邏輯輸入端子不能為1，所以為了避免電源短路，在正常電源或UPS應(yīng)急電源給變頻器供電時(shí)，需要一個(gè)電源轉(zhuǎn)換的接觸器，即在任何情況下，只能由一路電源給變頻器供電，在UPS電源供電前正常電源供電必需斷開。

b）從UPS電源切換回正常電源供電時(shí)，變頻器上的撤離功能控制的邏輯輸入端子需要“置0”。

登機(jī)橋緊急撤離功能后退的距離，取決于UPS電源充電的狀態(tài)，一般電路設(shè)計(jì)UPS電源為浮充電狀態(tài)，保證緊急撤離功能在UPS充足電的狀態(tài)下進(jìn)行，實(shí)橋試驗(yàn)證明:緊急撤離后退的距離可到達(dá)8～10米的距離，超出了合同功能的要求。

2 登機(jī)橋緊急撤離功能的實(shí)現(xiàn)

登機(jī)橋的行走電動(dòng)機(jī)為5.5 kW，其控制系統(tǒng)變頻器型號(hào)選用的是施耐德ATV71HU55N4Z 5.5 kW，電氣控制系統(tǒng)的PLC選用三菱FX2N系列。

2.1 硬件主電源線路

為了實(shí)現(xiàn)登機(jī)橋行走緊急撤離功能，硬件線路選用UPS電源容量為3kVA，、輸出電壓220 V，正常供電的主電源和應(yīng)急電源切換的接觸器是選用施耐德的互鎖接觸器，該接觸器有4對(duì)觸點(diǎn)，且機(jī)械互鎖，2對(duì)常開觸點(diǎn)接入變頻器正常供電的動(dòng)力回路中，2對(duì)常閉觸點(diǎn)接入U(xiǎn)PS供電的單相回路中，這樣可保證二路電源不能同時(shí)接通，避免電源短路的發(fā)生。正常供電線路采用互鎖接觸器的常閉觸頭控制，UPS應(yīng)急供電線路采用常開觸頭控制。

采用一個(gè)電源保護(hù)器DY來檢測(cè)正常電源的失電狀態(tài)，當(dāng)正常電源失電時(shí)，電源保護(hù)器的DY1和DY2觸點(diǎn)動(dòng)作，給PLC信號(hào)，PLC收到信號(hào)后經(jīng)過邏輯判斷去控制互鎖接觸器KM2、KM3線圈，當(dāng)接觸器檢測(cè)到正常動(dòng)力失電時(shí)，首先切斷正常動(dòng)力供電的回路，同時(shí)將變頻器的輸入電源自動(dòng)接入到UPS應(yīng)急供電的回路上，登機(jī)橋緊急撤離功能的主線路圖如圖1所示。

2.2 PLC軟件控制線路及軟件實(shí)現(xiàn)

登機(jī)橋的正常行走運(yùn)動(dòng)是通過面板上操作手柄控制的。手柄在推動(dòng)向前、向后、向左、向右時(shí)，在各方向上有開關(guān)量信號(hào)和模擬量信號(hào)傳送給PLC，由PLC經(jīng)過運(yùn)算后給信號(hào)變頻器，實(shí)現(xiàn)行走速度的無極調(diào)速控制。

實(shí)現(xiàn)登機(jī)橋緊急撤離的功能，需在變頻器上設(shè)置邏輯端子:LI3（PLC-Y6）作為激活撤離功能、LI1（PLC-Y2）作為撤離工況下的前進(jìn)命令、LI6（PLC-Y0）作為撤離工況下的后退指令，PLC控制變頻器邏輯端子的控制線路圖如圖2所示。

為了保護(hù)飛機(jī)的安全，登機(jī)橋的緊急撤離功能僅能實(shí)現(xiàn)登機(jī)橋向撤離飛機(jī)方向運(yùn)動(dòng)，不能向前運(yùn)動(dòng)，該功能又是特殊情況下使用的功能，為了安全起見，在面板上增加一個(gè)“緊急撤離”的操作按鈕SB1，該按鈕有保護(hù)罩保護(hù)，需要操作時(shí)打開保護(hù)罩。當(dāng)電源保護(hù)器DY檢測(cè)到主電源回路失電時(shí)，觸點(diǎn)DY1、DY2發(fā)出信號(hào)給PLC，這時(shí)若要進(jìn)行緊急撤離操作，操作人員需要按下面板上的緊急撤離按鈕SB1、同時(shí)將操作手柄后推，PLC經(jīng)過邏輯運(yùn)算后，使得互鎖轉(zhuǎn)化接觸器KM2和KM3得電，這時(shí)主線路由正常電源供電轉(zhuǎn)為UPS電源給變頻器供電;行走電動(dòng)機(jī)剎車控制接觸器KM1得電，剎車松開;另外PLC還要使觸發(fā)變頻器“撤離功能”的邏輯輸入端子LI3置1、使橋后退的邏輯輸入端子LI6置1，這樣登機(jī)橋就會(huì)在UPS供電的情況下緊急撤離后退，安全撤離飛機(jī)。

正常情況下的緊急撤離功能按照上述的操作執(zhí)行，若在登機(jī)橋接上飛機(jī)后，根據(jù)站坪的布置，輪架的接機(jī)角度（左轉(zhuǎn)角度80°以上）較大，登機(jī)橋的后退是沿著飛機(jī)的方向，實(shí)際并不能遠(yuǎn)離飛機(jī)，這時(shí)可按住SB1按鈕，操作手柄右轉(zhuǎn)，使輪架角度減小，最好與橋身角度一致后（輪架角度為0），這時(shí)再操作手柄后退，撤離飛機(jī)。

在操作人員進(jìn)行緊急撤離功能操作時(shí)，面板上的LCD界面將出現(xiàn)提示信息，報(bào)警喇叭會(huì)發(fā)出響聲，提醒登機(jī)橋在緊急撤離功能這種特殊的狀態(tài)下運(yùn)行，其緊急撤離功能的PLC控制線路圖如圖3所示。

圖3 登機(jī)橋行走緊急撤離功能PLC控制線路圖

2.3 變頻器的參數(shù)設(shè)置

除了對(duì)變頻器正常運(yùn)行的參數(shù)設(shè)置外，需要對(duì)變頻器的［撤離功能分配］、［撤離輸入電壓］、［撤離頻率］等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，加上控制系統(tǒng)PLC的邏輯控制，可在登機(jī)橋中實(shí)現(xiàn)緊急撤離功能。

對(duì)撤離頻率的設(shè)置，根據(jù)登機(jī)橋的實(shí)際負(fù)載，經(jīng)過實(shí)橋試驗(yàn)后，撤離頻率設(shè)置為5～10 Hz即可滿足功能要求。

下面是實(shí)現(xiàn)緊急撤離功能變頻器的參數(shù)設(shè)置。

a）變頻器菜單—應(yīng)用功能—撤離

撤離功能分配 —:— L13

撤離電壓 —:— 220 V

撤離頻率 —:— 10 Hz（—29 Hz）

b）變頻器菜單—故障管理

輸入電壓缺相 —輸入缺相—忽略報(bào)警

欠壓管理

電網(wǎng)電壓 —:—380 V

欠壓故障電壓 —:—190 V

c）變頻器菜單—輸入輸出設(shè)置—反轉(zhuǎn):—L16

正傳 :—L11

3 結(jié)論

詳細(xì)闡述了登機(jī)橋行走系統(tǒng)緊急撤離功能實(shí)現(xiàn)的原理、系統(tǒng)組成、硬件線路和變頻器參數(shù)設(shè)置。

利用施耐德ATV71變頻器的“撤離功能”，采用單相UPS電源實(shí)現(xiàn)登機(jī)橋行走控制系統(tǒng)的緊急撤離的新方法，其系統(tǒng)特點(diǎn):價(jià)格便宜、質(zhì)量輕，使用維護(hù)方便，能在正常動(dòng)力電源失電的情況下，使橋撤離飛機(jī)后退8～10 m的距離，實(shí)橋使用滿足功能要求，達(dá)到了理想的效果。

［1］Altivar 71異步電機(jī)變頻器編程手冊(cè)［M］.北京:施耐德（中國(guó)）內(nèi)部技術(shù)資料，2009.

［2］王兆宇.施耐德變頻器原理及應(yīng)用［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［3］龔仲華，史建成，孫毅.三菱FX/Q系列PLC運(yùn)用技術(shù)［M］.北京:北京郵電出版社，2006.

［4］謝劍英，微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)［M］.第3版，北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2003.