岳海峰， 張立睿

（太原重工股份有限公司技術中心，山西 太原 030024）

引言

WK－55電力機械正鏟挖掘機提升機構是由2臺大功率提升電機驅動2個輸入軸，帶動卷筒轉動纏繞鋼絲繩，實現(xiàn)鋼絲繩的收放。電機輸入軸端裝有1個制動盤，制動盤靠進氣、排氣運行，實現(xiàn)工作時打開，停止時安全制動。

WK－55挖掘機，提升機構負載大，垂直方向克服重力做功，安全系數(shù)要求極高，在突然斷電等意外情況下以及正常的靜態(tài)制動都要求制動器具有設計的制動力矩并響應正常。除此之外在正常的工作時，制動器要求徹底打開，無磨損，否則會縮短制動器的使用壽命。

1 制動器測試功能介紹

制動器測試主要是制動轉矩測試，除此之外附加有工作時有無磨損檢測。前者測試前要將整個鏟斗放在地面，提升前后制動器單獨測試。測試前要將制動器、前制動器、后制動器同時打開，提升機構2電機輸出額定60%轉矩，通過10s提升轉矩加載，根據(jù)提升機構裝有的編碼器數(shù)據(jù)變化來判定制動轉矩是否達到要求，未滿足測試要求時，提升機構立即取消轉矩加載，并以故障OFF1方式停車。后者磨損檢測，制動盤裝有磨損限位和行程限位，在制動器打開時，行程限位代表制動器徹底打開，信號要返回，磨損限位無變化。若在正常工作時行程限位未返回，或者磨損限位有信號都采取故障報警。轉矩測試、磨損測試在操作員換班，工作前都要進行，測試都需要啟動裝置以及電機來完成，無論哪種測試，測試未順利完成都自動故障停機。

2 制動器測試STEP7編程

挖掘機電控系統(tǒng)的硬件配置，主機架CPU 319－3PN／DP與位置檢測模塊SM338通過背板總線連接，SM338接有2路25位絕對值編碼器信號，分別讀取提升機構提升、下放鋼絲繩位置；推壓機構推出、收回斗干位置。通過提升編碼器數(shù)據(jù)判斷制動器在轉矩負載測試過程中，提升機構的位移。

測試開始時記錄當前數(shù)據(jù)，測試結束后將兩者數(shù)據(jù)進行比較，在制動器可靠范圍內(nèi)時，可以判定制動器正常。大于限定值時即可判定制動器不可靠，需要檢查。并以檢測為通過，故障將自動結束。程序所完成的步驟簡述如下：

1）進入 WINCC編制［1］的 HMI制動器檢測界面，如下頁圖1所示，點擊F－H load break test。

2）激活測試使能信號，提升機構驅動逆變器運行。

3）驅動逆變器啟動后3s，測試制動器不打開，非測試制動器打開。

圖1 完成后的制動器測試界面

4）提升驅動器加載額定60%轉矩，加載時間20s。

5）加載結束后，測試制動器關閉，測試使能信號取消，驅動器延時3s停。

6）測試開始記錄當前編碼器數(shù)值，測試結束后比較差值。

7）編碼器差值超出允許值后，制動器測試故障，立即撤掉加載轉矩并關閉驅動器。

DB1.DBX2.4為PROFIBUS DP通訊控制字逆變器啟動，DB1.DBX2.5為PROFIBUS DP 通訊控制字逆變器轉矩加載信號。DB41.DBX41.2為逆變器運行狀態(tài)返回值。PLC發(fā)出信號后需要逆變器執(zhí)行，逆變器運行狀態(tài)返回給PLC，這都通過PROFIBUS DP通訊完成。后面介紹如何設置和逆變器的連接。

3 驅動裝置S120逆變器的設置

WK－55挖掘機驅動機構采用 AC－DC－AC交流變頻系統(tǒng)，DC電源采用公共直流母線，DC－AC逆變器輸入連接至直流母線，輸出連接至交流變頻電機。編程器通過PLC的PROFIBUS DP接口連接到S120提升機構的CU320－2DP控制器，提升機構采用速度控制方式，制動器負載測試時切換到轉矩控制方式，轉矩給定通道賦值額定轉矩60%，這些都在CU320－2DP控制器CFC中完成，如圖2所示。

4 制動器測試曲線

如圖3所示曲線為額定轉矩百分比，實際加載為正向額定57%。點劃曲線為電流。從圖3中

看出，提升驅動裝置啟動，運行狀態(tài)點返回PLC后，轉矩開始加載，20s后撤掉加載轉矩，再有3s后驅動裝置停機。提升機構行程編碼器為單圈4 096脈沖，根據(jù)記載始末編碼器脈沖差值，再根據(jù)減速比以及提升鋼絲繩卷筒直徑，可以計算出提升實際垂直位移。脈沖差值超出了可靠極限脈沖值，可判定為制動器不可靠。提升機構由2臺電機共同驅動，每個電機軸端均有一個制動器，前后布置。另一個制動器檢測相同。

圖3 制動器測試曲線

5 結語

電力機械正鏟挖掘機制動器是夾持式制動器，除非緊急制動不允許在機構旋轉時制動。正常工作時靠氣壓打開，機構完全停下后排氣制動，緊急情況下要求立即制動。制動器的安全可靠制動是保證設備安全的關鍵。制動器測試系統(tǒng)以使操作員對制動器的狀態(tài)和性能進行周期性的測試，對設備的安全性有很大的作用。

［1］ 蘇昆哲，何華.深入淺出西門子 WinCC V6［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2005.