岸桥吊具电缆卷盘变频器换型改造方案.pdf

第2 7 卷第0 3期变频器世界2 0 2 4年0 3月岸桥吊具电缆卷盘变频器换型改造方案Ship-to-shore Crane Spreader Cable Reel Inverter Conversion Scheme赵健宇（Zhao Jianyu）曹小雄（Cao Xiaoxiong）卢仲敬（LuZhongjing）陈俊敏（Chen Junmin）广州港股份有限公司摘要：本文通过对公司在用岸桥吊具电缆卷盘变频器损坏时发现的问题，对变频器进行换型可行性分析，直到项目实施中出现的问题以及解决情况进行逐一论述。关键词：变频器；换型改造；问题处理Abstract:In this paper,through the problems found when the inverter of the cable reel of the ship-to-shore crane spreaderis damaged,the feasibility analysis of the inverter is carried out,and the problems and solutions in the implementation ofthe project are discussed one by one.Key words:Inverter;Changeover;Problem handling【中图分类号】TN773【文献标识码】B【文章编号】1 56 1-0 330(2 0 2 4)0 3-0 0 9 7-0 31引言吊具作为集装箱装卸作业港口设备的关键配件，吊具的正常供电与通讯是由吊具与司机室/小车架间通过电缆连接实现。随着作业中吊具上升与下降操作要求，需要通过吊具电缆卷盘来收、放吊具电缆，时刻保证吊具电缆的张紧力。若吊具电缆卷盘损坏失效，设备将无法进行作业，严重时可能导致电缆勾挂而损坏。公司1 8 台岸桥原吊具电缆卷盘变频器使用的是DANFUSS变频器VLT5022，由于该变频器已停产，相关配件采购存在困难。一旦变频器坏件将严重缺乏维修配件的支持，从经济性上考虑，当其中某个变频器换件缺件时立即进行换型改造。2岸桥原吊具电缆卷盘变频器概况吊具电缆卷盘控制系统由主PLC与司机室三菱PLC进行通讯控制，吊具电缆卷盘变频器的输入控制信号和状态等输出信号由三菱PLC进行发出与收集。吊具电缆卷盘变频器控制图及其输入/输出信号和外接线路如图1 所示。（1）5个开关量输入端口，功能包括V1（正转）、V2（反转）、V3（复位）、V4（切换为加减速时间2)、V5（停止）；（2）3个开关量输出端口，功能包括BRAKECONTR、RUNNING、R E A D Y;变频器*-A1INVERTERVLT502216DU16E24EL2V16F24FL3WBRAKE04CONTR.O05速度模拟量输入ANALOGINPUT53OSPEEDREF155(0-10V)FROM 4A&4BV118STARTREADY7BV219REVERSEV3V416RESET17.RAMP2V527STOP+24VDC12+24VDCRR+X15X1:60制动电阻BRAKERESISTOR(30HM)图1 原吊具电缆卷盘变频器控制图TO3B27KJ24D30DX1:730EX18130FX119Y文文TO马达开关13C10HMB1(10A)6ARUNNING6BTO6C3C14HJ7ATO7C3C19HTO3C33JJ1#电动机MMOTOR1#4KW2A08RI！1#制动器2A09R/BRAKE1#TO3B27NTO3C37JJ300_X1:102#电动机30PX1:11130QX1-121马达开关2MB2(10A)MMOTOR2#4KW2A08R.2#制动器2409R1BRAKE2#WWW.CA168.COM97系统应用SYSTEMAPPLICATION（3）1 个电压模拟量输入端口（0 1 0 V），即起升速度模拟输入；(4)外接制动电阻为30 OHM；（5）电机功率为4KW，转速为1 435RPM，电压为380VAC，电流为8.9 A，基频为50 Hz，共2 台电机。3岸桥吊具电缆卷盘变频器的选型分析与方案确定原吊具电缆卷盘变频器系统结构涉及开关量输入/输出信号以及模拟量输入信号，变频器与PLC间并不涉及通信设置，无须进行通信配对，变频器直接换型存在可操作性。在确定了变频器换型改造后，进入新变频器选型阶段，必须考虑以下因素：（1）新变频器外形尺寸与原变频器存在区别，需要在安装底板上重新定位安装孔；（2）新变频器开关量及模拟量输入输出端口必须满足设备要求，并能进行一一配对；（3）新变频器使用后，其零件备件的采购方便性与通用性；（4）吊具电缆时刻必须保证其张紧力，变频器需要考虑电机的力矩控制特性。综合以上因素，从变频器零件备件的通用性以及输入/输出端口配对，参照岸桥大车高压电缆卷盘系统和双起升岸桥吊具电缆卷盘系统均采用ABB变频器，其控制信号、参数设置与电机等外部配置存在区别，但总体特性类同。通过比对最终确定选型为ABB变频器ACS800-01-0030，其外部控制接线端口配置完全满足系统设置要求，具体如下：（1）1 个电压模拟量输入端口AI1，2 个电流模拟量输入端口AI2、A I3;（2）2 个电流模拟量输出端口A01、A 0 2；（3）6 个开关量输入端口DI1、D I2、D I3、D I4、DI5、D I 6 ;（4）3个开关量输出端口DO1、D O 2、D O 3。通过各端口配对，以及电机参数、制动电阻值设定变频器参数，具体如下：(1)端口定义根据原变频器设置参数，加减速时间1 与加减速时间2 参数设置完全一致，原来V4（切换为加减速时间2）功能可不作考虑。根据ABB变频器参数DI1和DI2可配对为正转、反转、停止功能，故V5（停止）功能也可不作考虑。具体端口定义如表1 所示。98THEWORLDOFINVERTERS(2)参数设置吊具电缆时刻需要恒定张紧力，总体控制模式需要设定为力矩控制模式，首先需要设定的是变频器控制宏参数9 9.2 设置为TCTRL，然后根据电机参数设置参数99.49 9.9，根据端口定义设置各输入输出端口对应的参数，设置电机功率限制、力矩限制、电机保护功能以及制动电阻、加/减速时间、制动器控制功能，具体参数如表2 所示。4换型的落实以及改造过程中存在的问题与对策按照预定方案，拆下原变频器，根据安装规范以及新变频器安装尺寸在原变频器底板上进行钻孔，保证新变频器安装牢固。变频器安装完毕，对各部件进行稳固确认后，安装连接好输入、输出电源线、制动电阻、按端口定义对应连接好各信号线，其中V4、V 5线进行包扎处理。按照参数设置顺序进行参数设定，最后进行试车确认。在试车中发现，卷盘电机正、反转功能正常，力矩恒定，电机速度能跟随吊具上升、下降的速度浮动变化，电缆的张紧力非常适当。但是当上升或下降操作时，司机室内吊具通信模块通信灯亮度存在衰减现象、电压降低，吊具功能操作时存在异常现象。由于更换变频器后每当变频器输出时才发生此问题，判定为变频器输出侧线路对吊具通信造成电波干扰，需要进行隔离与稳压处理。按照设备电缆布线情况吊具电缆卷盘电机电源线与吊具通信线只是在司机室至小车架上电缆槽并行铺设现象，出电缆槽后各自独立，并且该部位吊具通信线并非屏蔽线缆。通过将该位置吊具通信线更换成屏蔽线，然后对通信模块的通信接线端子上加装并接一滤波电容（实际容量为2 2 0 0 pF）。经过处理后进行试机，通信模块电压稳定，异常现象解除，吊具电缆卷盘变频器换型改造工作完成。5结论针对岸桥吊具电缆卷盘系统在日常维护中存在的配件供给难题，结合码头岸桥使用情况，利用变频器损坏缺件的契机对停产变频器进行选型更换，彻底地解除变频器零件备件供给困扰，提高设备维修技术保障。通过成功的选型配对及参数设定、调试，保证了设备原有的安全使用性能。第2 7 卷第0 3期变频器世界2 0 2 4年0 3月表1 端口定义Al1起升速度参数9999.299.399.499.599.699.799.899.91010.110.210.31111.211.311.511.611.81212.011313.613.91414.114.214.31616.430.52020.120.220.3DI1正转/停止名称Start-up dataApplicationmacroApplicrestoreMotorCTRLModeMotor Nom VoltageMotor Nom CurrentMotorNomFreqMotorNom SpeedMotor Nom PowerStart/stop/dirEXT1 strt/stp/dirEXT2 strt/stp/dirREFDIRECTIONreference selectEXT1/EXT2SELECTEXTREFI SELECTEXTref1MAXEXTREF2SELECTEXT ref 2 MAXConstant speedsConst speed selanalogue inputsMinimum A12filter A12Relay outputsRelay ROl outputRelay RO2 outputRelayRO3outputSYSTContr inputsFault reset selMotor therm PmodeLimitsMinimum speedMaximum speedMaximum currentDI2反转/停止TCTRL（第一个设置参数)NODTC380VAC17.8A50Hz1435rpm8kWDI1 F,DI2 RDI1REQUEST（允许用户定义转向）EXT1All1435rpmA12100%NOTSEL4mA0.02sbrake ctrlrunningreadyDI3(设置为RESET)Usermode-1435rpm1435rpm17.8ADI3复位表2 参数设置最终设置RO1BRAKECONTR参数20.420.520.1120.122121.121.22222.122.222.32323.123.223.323.42424.12727.127.227.327.427.53030.430.830.10.30.164242.0142.0342.0442.05RO2RUNNING名称TorqueMAX LIM1OVERVOLTAGECTRLPmotoring limPgenerating limstart/stopstart functionConst magn timeACCEL/DECELACC/DECSELACCTIME1DECTIMEIspeed controlgainintegration timederivation timeacc compensationTorque ctrlTorq ramp upBrakechopperBrakechopper ctlBr overload funcBrresistanceBr therm TconstMax cont br powerFault functionsMotor therm protZero speed loadStall functionMotor phase lossBrakecontrolBRAKECTRLBrake open delayBrake close delayABS brakeclose speedRO3READY最终设置100%OFF180%-100%AUTO200msACC/DEC12s3s10.20.16s0.0ms0.05s0.1ONFault300hm10s4kWfault90%nofaultON0.2s1s50rpmWWW.CA168.COM99