劉世杰 孫婷婷

摘 要：本文對(duì)核電廠大件設(shè)備運(yùn)輸碼頭橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，并對(duì)橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)出廠驗(yàn)收步驟、內(nèi)容及注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析和總結(jié)，根據(jù)設(shè)計(jì)文件檢查系統(tǒng)所有功能和技術(shù)指標(biāo)是否滿足，并及時(shí)對(duì)不符合項(xiàng)提出改進(jìn)建議和要求，跟蹤改進(jìn)過程。

關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)控制系統(tǒng);設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn);驗(yàn)收

1 概述

本橋式起重機(jī)安裝在某核電廠大件設(shè)備運(yùn)輸碼頭，該起重機(jī)是將橋架通過一端固定一端活動(dòng)的盆式橡膠支座固定在水工墩臺(tái)基礎(chǔ)上的固定橋式起重機(jī)，小車在鋼結(jié)構(gòu)橋架上自行行走，重物的卸船作業(yè)由小車上的提升裝置來實(shí)現(xiàn)，用于反應(yīng)堆壓力容器，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等吊運(yùn)工作。該起重機(jī)采用全ABB ISU多傳動(dòng)系統(tǒng)，PLC總線控制，PLC采用西門子S7-400H系列，具備冗余功能，與各機(jī)構(gòu)變頻器通過PROFIBUS總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過司機(jī)室主令操作對(duì)整車進(jìn)行控制。

2 橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作由設(shè)計(jì)院根據(jù)業(yè)主要求編制技術(shù)規(guī)格書，它提出了該設(shè)備的功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、性能、安裝和試驗(yàn)等方面的技術(shù)要求，用于業(yè)主的采購工作。

橋機(jī)控制系統(tǒng)采用西門子公司的S7-400系列PLC進(jìn)行工作，用于整車的電氣邏輯控制和檢測，對(duì)于各機(jī)構(gòu)變頻器、司機(jī)室ET200遠(yuǎn)程控制站采用通訊控制方式。橋機(jī)的全部連鎖信號(hào)都進(jìn)入PLC 可編程控制器進(jìn)行綜合控制，并設(shè)計(jì)為雙CPU熱備冗余，具有冗余容錯(cuò)的自動(dòng)化系統(tǒng)。橋機(jī)操作設(shè)有兩套方式，一套為司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)操作，一套為按鈕盒操作，二種模式在司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)通過選擇開關(guān)“司機(jī)室操作/按鈕盒操作”選擇切換，并且之間互為連鎖。按鈕盒操作比較簡單，只有在調(diào)試時(shí)候使用，或者聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)不能操作的情況下，可以使用操作盒臨時(shí)應(yīng)急運(yùn)行。

橋機(jī)設(shè)計(jì)有多種保護(hù)及信號(hào)連鎖，主、副起升控制系統(tǒng)還設(shè)有三級(jí)限位保護(hù)、鋼絲繩疊繞保護(hù)、卷筒跌落保護(hù)、超載保護(hù)等裝置。各種保護(hù)信號(hào)都發(fā)送給PLC，進(jìn)行檢測和事故診斷。

3 橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)出廠驗(yàn)收

控制系統(tǒng)制出廠前，應(yīng)于開工會(huì)上確定時(shí)間，并編制廠內(nèi)實(shí)驗(yàn)大綱交由業(yè)主審核，屆時(shí)由供貨方通知并組織，供、需雙方共同對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行測試檢查工作，以驗(yàn)證控制系統(tǒng)是否滿足技術(shù)協(xié)議要求，如供貨清單、技術(shù)與質(zhì)量要求，提前檢查出控制系統(tǒng)的不符合項(xiàng)。

3.1 廠內(nèi)檢查內(nèi)容

根據(jù)技術(shù)規(guī)格書及廠內(nèi)實(shí)驗(yàn)大綱要求，對(duì)橋機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行測試，檢查內(nèi)容包括外觀檢查和性能測試。

3.1.1 外觀檢查

電氣設(shè)備是否齊全，規(guī)格型號(hào)是否正確，是否與圖紙一致，有無損壞;電氣設(shè)備安裝位置是否滿足圖紙要求，是否與機(jī)械或液壓設(shè)備汗涉;電氣設(shè)備隨機(jī)資料（合格證、使用說明書、用戶手冊(cè)）是否齊全;接地保護(hù)是否正確完成;電氣設(shè)備絕緣檢測是否合格;手動(dòng)檢查各限位開關(guān)、超速開關(guān)動(dòng)作是否正常（廠內(nèi)機(jī)械未安裝的情況除外）。

3.1.2 性能測試

通電檢驗(yàn)電源分配AC220V、DC24V是否正常，各設(shè)備是否可上電;通電后，檢查各模塊供電是否正常，指示燈是否正確;測試通訊模塊，檢查通訊是否正常;檢測各I/O模塊功能，以及每個(gè)I/O通道是否正常;將控制屏的動(dòng)力回路斷開，進(jìn)行各機(jī)構(gòu)控制屏模擬試運(yùn)轉(zhuǎn);將控制屏的動(dòng)力同路接通，確認(rèn)制動(dòng)器打開、關(guān)閉動(dòng)作正常、冷卻風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向正

確、電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與要求的方向一致;低速運(yùn)行各個(gè)機(jī)構(gòu)，確認(rèn)機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中，無設(shè)備間位置干涉;不同速度運(yùn)轉(zhuǎn)起重機(jī)各機(jī)構(gòu)，確認(rèn)各機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。測試結(jié)束后由供貨方編制測試記錄表格，業(yè)主根據(jù)測試表格在質(zhì)量計(jì)劃上簽字確認(rèn)。

3.2 出廠驗(yàn)收

出廠驗(yàn)收前供需雙方需要準(zhǔn)備好相關(guān)文件已備驗(yàn)收時(shí)使用，業(yè)主準(zhǔn)備的文件包括：各種規(guī)范，如《可編程控制器第2部分：設(shè)備要求和測試》（GB/T 15969）、《自動(dòng)化儀表工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB501310）等;已簽訂協(xié)議，如《技術(shù)協(xié)議》及《會(huì)議紀(jì)要》等;設(shè)計(jì)圖紙，如儀表索引表、控制說明、連鎖邏輯圖、報(bào)警信息表及流程圖等。供貨商準(zhǔn)備的文件包括：系統(tǒng)文件如：I/O清單、系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明、供電回路圖、接線圖、控制柜布置圖等;出廠驗(yàn)收程序;內(nèi)部測試報(bào)告等。

出廠驗(yàn)收分文件驗(yàn)收與實(shí)體驗(yàn)收兩部分進(jìn)行。文件驗(yàn)收主要檢查設(shè)備的合格證或有效證明、設(shè)備說明書、技術(shù)參數(shù)、運(yùn)維保修證明等。由于設(shè)備出廠前已完成性能測試，此部分只需對(duì)測試記錄的真實(shí)性、有效性、完整性進(jìn)行檢查即可。出廠包裝運(yùn)輸前再次對(duì)設(shè)備外觀進(jìn)行檢查：檢查柜體外型尺寸、油漆顏色及涂層厚度是否符合協(xié)議要求，加工面是否有傷痕及異常點(diǎn);柜名牌的材質(zhì)尺寸、顏色、字體 及記載文字與圖紙要求是否一致;柜內(nèi)元器件是否按設(shè)計(jì)圖指定的布置、安裝是否正確牢固、相同元件間隔均勻、高底一致。是否貼有標(biāo)記;匯線槽及快速槽、橫直檔安裝橫平豎直、相同元件間隔均勻、高底一致、PLC安裝要滿足裝拆模塊的要求，留出空間;排線、排管是否按設(shè)計(jì)部指定的路徑、管路敷設(shè)應(yīng)便于檢查和維修。管子彎制后應(yīng)無明顯的凹坑。安裝是否牢固;柜體、把手、接地排、配線、配管、閥門等的材質(zhì)是否和規(guī)格書相符;柜門無晃動(dòng)，開關(guān)順滑;接地端子或接地排是否同規(guī)格書相符;電線及接地排的定格、顏色、尺寸，電源的極別是否同圖紙及規(guī)格說明書一致;電線號(hào)碼，端子號(hào)碼及相、極的顏色是否根據(jù)規(guī)格書要領(lǐng)，各號(hào)碼標(biāo)記明確，裝貼牢固;接地端端子安裝是否正確、牢固;插座及螺帽確認(rèn)擰緊，安裝處是否貼有標(biāo)記;對(duì)照接線圖，確認(rèn)各元器件接地端子等。

4 測試問題和處理

問題報(bào)告和處理對(duì)結(jié)束測試及對(duì)測試結(jié)果的確認(rèn)是十分重要的。

在測試工程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)無法送電，信號(hào)無法傳輸及電機(jī)轉(zhuǎn)向與設(shè)計(jì)方向相反等現(xiàn)象，這要求上電之前仔細(xì)檢查電源接線及控制柜之前接線是否正確，接線應(yīng)按接線圖要求接線，完成后在仔細(xì)檢查一遍，如無法送電需用萬用表檢查外部電源電壓是否滿足PLC電源模塊電壓要求，電機(jī)轉(zhuǎn)向相反只需對(duì)調(diào)任意兩項(xiàng)電源或調(diào)整變頻器相關(guān)參數(shù)。

當(dāng)產(chǎn)品與規(guī)定和設(shè)計(jì)、特性、文件說明、規(guī)程不一致時(shí)，應(yīng)認(rèn)為該產(chǎn)品不合格。測試中記錄下與預(yù)期測試不一致的部分，并且根據(jù)需要在狀態(tài)審查會(huì)議上與設(shè)計(jì)和測試人員進(jìn)行討論，將這些問題編制為不符合項(xiàng)并制定解決方案，由專員跟蹤處理。如果現(xiàn)有問題阻礙了測試進(jìn)行，則應(yīng)盡快解決，如需臨時(shí)變更，變更必須遵循項(xiàng)目管理計(jì)劃和相應(yīng)程序。解決問題的具體計(jì)劃應(yīng)包含在項(xiàng)目的日程中。

5 結(jié)語

PLC是繼電器控制盒計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)上開發(fā)的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的一種應(yīng)用技術(shù)，它產(chǎn)生的時(shí)間不長，但從其發(fā)展趨勢和在工業(yè)中所占比例的不斷上升可以看出，其發(fā)展前景是不可估量的。PLC控制系統(tǒng)是橋式起重機(jī)的大腦與神經(jīng)，它不僅提高了橋機(jī)的工作效率，還增加了其控制精度和可靠性，且對(duì)橋機(jī)的安全運(yùn)行和故障處理起著至關(guān)重要的作用，這就要求系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、制作、測試、驗(yàn)收過程中盡可能早的發(fā)現(xiàn)問題，提高控制系統(tǒng)的可靠、安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱濤，魯開宇.起重機(jī)變頻器調(diào)速節(jié)能技術(shù)改造分析[J].中國儲(chǔ)運(yùn).

2011（10）：109-111.

[2] 吳鑫.淺析通用橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)電氣基本配置及容量選擇[J].變頻器世界.2009（10）：67-70.

[3] 范旭.32/5t橋式雙梁起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)改造與應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì).2008（08）：134-136.

[4] 蔡麗娟，孫承波，戴至前，等.橋式起重機(jī)節(jié)能調(diào)速技術(shù)改造[J].起重運(yùn)輸機(jī)械.2007（06）：75-78.

[5] 雷洋.交流變頻調(diào)速技術(shù)在門式起重機(jī)中的應(yīng)用分析[J].機(jī)電信息.

2012（24）：93-94.

[6] 董錦昭.門座式起重機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2015（23）：157.

[7] 張燕賓.橋式起重機(jī)采用變頻調(diào)速的節(jié)能分析[J].電氣時(shí)代.1998

（12）：12-14.

[8] 徐格寧，李宏娟.基于許用應(yīng)力和極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法的通用橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)CAD[J].起重運(yùn)輸機(jī)械.2008（10）：72-78.

[9] 李永亮.起重機(jī)械的載荷試驗(yàn)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械.2008（09）：94-96.

[10] 朱鈺，許順隆，劉少輝，等.液壓起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)： 交通科學(xué)與工程版.2008（04）：638-640.

[11] 李偉，李瑞華.起重機(jī)智能控制的發(fā)展現(xiàn)狀與思考[J].煤礦機(jī)械.

2006（08）：3-4.

[12] 郭云志，王欣，高順德，等.極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法及應(yīng)用[J].建筑機(jī)械.

2005（05）：67-69.

[13] 韓守習(xí)，張大可.基于SIMULINK的起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào).2003（06）：67-73.

[14] 譚玉平.三峽工程左岸廠房1200t/125t橋機(jī)負(fù)荷試驗(yàn)[J].水電站機(jī)電技術(shù).2003（02）：17-21.