取料机大车行走制动系统优化

蒋 强

沧州黄骅港矿石港务有限公司

1 引言

取料机的行走系统由2台Schneider ATV71系列变频器驱动28台SEW变频电机。行走电机制动器是电磁制动器，行走操作指令发出后，制动器全部打开，PLC收到28台电机制动器限位信号后，变频器启动输出，大车开始行走。当电位计归零后，停止行走指令发出时，变频器根据停止瞬间的频率，按照正比例函数降频，直至降为0，制动器在程序设定的延时结束后关闭，实现取料机的制动。

2 取料机行走制动系统问题分析

由变频器通讯手册可知，变频器减速时间是变频器从额定输出频率50 Hz降为0的时间，按照正比例函数降频。在不同的行走速度下，变频器的输出频率不同，实际减速时间直接取决于取料机司机发出停止指令时的当前输出频率，这就导致变频器从当前频率降为0存在不同的时间。PLC内部设定的制动时间是5 s，即取料机以行走电机额定频率工作时的制动时间。因此取料机行走电机在频率小于50 Hz工况下停止时，在PLC延时的后时段造成有一定的时间不能及时制动，此段非制动时间的存在会产生以下几方面的问题。

(1)取料机在制动器未及时作用的时段，会因轨道不平而溜车，当制动器关闭时取料机存在一定的速度，突然制动会造成取料机晃动严重。

(2)沿海港口大风天气频繁，由于风力作用，未及时制动的取料机会在风力作用下再次被加速，当取料机存在一定速度后，突然被制动，同样会造成取料机晃动严重[1-2]。

(3)制动器长期在取料机行走时制动，会增加制动盘磨损，减少制动器寿命。

3 大车行走制动系统程序优化

通过Profibus网络协议采集变频器当前输出频率。Profibus是一种主从协议，首先主站和一个从站建立一个连接，当连接建立后，主站发送Profibus命令给从站，从站对主站的命令作出相应的响应。获取变频器当前频率分以下4步执行。

(1)将MVI56-PDPMV1模块接入PLC机架，作为 Profibus 网络的主站，PLC标签里将显示该模块的具体配置(见图1)。MVI56PDPMV1.Output表示PLC主站发出到网络上从站的数据；MVI56PDPMV1.Input表示主站收到从站的数据，每一个从站都有单独的地址，可以分别在MVI56PDPMV1.Input数组列表里找到从站的起始地址，方便的查阅各个从站与主站互通的数据。

图1 PLC主站标签

(2)通过DP线将主站分别与各个从站连接起来，各个从站物理接口采用DB9针的快速接头，分别插入各个从站的通讯板。

(3)通过Prosoft网络组态软件将主站和从站连接，ATV71系列变频器作为网络的从站，图2是取料机Profibus网络上的主站和所有从站，本次改造方案只涉及到地址为2和3的2台行走变频器ATV71，网络组态完成后，将组态文件下载到PLC中，就可以满足主站和从站之间通讯条件，下一步将设置2台变频器与主站MVI56-PDPMV1通讯参数。

图2 取料机网络组态图

(4)根据变频器通讯手册，查阅变频器输出电压、电流、频率、力矩、功率等参数的逻辑地址，然后按顺序输入在变频器通讯板上，通讯板可以将这些参数发送到主站PLC，本次方案主要用到输出频率。

(5)采集到变频器的频率后，编写PLC控制程序，实现频率制动(见图3)。程序主要逻辑是检测行走变频器的当前输出频率，当行走前进指令发出时，行走制动器线圈锁存，制动器接触器得电吸合，所有行走电机制动器打开；当行走前进指令消失且行走实际频率降为0时，制动器线圈解锁存，行走制动器关闭。

图3 行走制动控制程序

4 结语

在本次程序优化过程中，采用Profibus网络协议采集变频器数据，实现快速高效数据处理。摒弃了原先的时间延时制动，提出频率识别制动的理念，根据PLC采集到的变频器输出频率，设计全新的行走制动控制逻辑，可精确控制制动器关闭的时机，更好地实现行走制动，有效解决大风天气制动不及时、制动状态晃动严重的问题。