安川H1000变频器在牙轮钻机行走无线遥控技改中的实际运用研究.pdf

安全与生产模具制造 2023年第11期安川H1000变频器在牙轮钻机行走无线遥控技改中的实际运用研究杨云滨（重钢西昌矿业有限公司，四川西昌 615000）【摘要】牙轮钻机作为露天矿山开采的主要设备之一，在提高矿山生产效率，降低矿山生产成本上发挥着重要作用。我公司使用的KY-250型牙轮钻机在使用过程中有个别故障较为突出，其中车下行走时有时无就是一个。针对这一问题，对行走调速用的安川H1000变频器进行分析，提出了无线控制方案并进行了实际运用验证。关键词：变频器；牙轮钻；无线遥控中图分类号：P634.3+1 文献标识码：BDOI：10.12147/ki.1671-3508.2023.11.089Research on the Practical Application of Yaskawa H1000 Inverter in the Technical Transformation of Wireless Remote Control of Dental Wheel Drilling RigYang Yunbin（Heavy Steel Xichang Mining Co.,Ltd.,Xichang,Sichuan 615000,CHN）【Abstract】As one of the main equipment of open-pit mining,the tooth wheel drilling rig plays an important role in improving mine production efficiency and reducing mine production cost.The KY-250 type tooth wheel drilling rig used by our company has individual faults during use,among which there is no one when walking under the car.In order to solve this problem,this paper analyzes the Yaskawa H1000 inverter for walking speed regulation,proposes a wireless control scheme and verifies its practical application.Key words:frequency converter；dental drill；wireless remote control1 引言安川 H1000变频器是安川新开发的又一款重载高性能矢量变频器。相对于以往系列而言，H1000系列变频器在控制方式、适用范围、控制精度、机械性能等方面都进行了升级和提升，其中H1000作为安川系列的新产品，其具有丰富的多功能输入输出端子，其中更多的多段速选择端子，在多速度的控制领域，其优势极其明显，能更加灵活地实现主从调速，控制转换，在复杂工业控制过程中具有显著的优势1。KY-250型牙轮钻机的提升、行走和回转机构均由安川H1000变频器调速控制，变频器型号为CIMR-HB4A0260AAA。频率指令均采用多功能模拟量输入端子外接电位器来实现。2 KY-250型牙轮钻机中变频器的运用概况我公司属于露天开采矿山，穿孔作业作为第一道生产工序，其工作质量直接影响爆破工序的生产效率和爆破质量。KY-250 型牙轮钻机是目前使用的主要穿孔设备，其是否能正常工作直接影响整个生产是否顺行。KY-250 型牙轮钻机在我公司整体使用情况较为可靠，但在使用过程中还是有个别故障较为突出，其中车下行走时有时无就是一个较为典型的故障。KY-250 型牙轮钻机的行走控制分为车上行走和车下行走，在实际使用过程中，为便于观察设备周围环境，确保行走时安全可靠，设备行走时人员必须在地面观察周围环境，因此行走时只能用 277安全与生产模具制造 2023年第11期车下行走。车下行走控制机构由一根约 5m 长的 14芯控制电缆和一个控制盒组成。控制盒上有“前进”“后退”“左行”“右行”“直行”等控制按钮和一个可调电位器，控制按钮信号给 PLC，再由 PLC输出信号到H1000变频器，变频器根据接收到的指令，驱动电机正转或反转。可调电位器的信号直接到变频器多功能模拟量输入端子（设定为速度频率指令），根据模拟量输入给出频率指令，对电机进行调速。实际使用中，行走时受电缆长度限制，对四周作业环境难以全面观察。控制盒置于室外，易磨损且易进灰尘，造成控制按钮接触不良，控制电缆拖拽频繁线芯有折断的现象，这系列原因造成了车下行走时常发生故障。曾经实施过更换质量更地控制电缆及给控制盒按钮加防尘罩等措施，效果均不理想。3 无线遥控技改运用研究结合当前的运用情况，考虑将车下行走控制改为无线控制，司机操作时能360无死角观察设备四周作业环境，避免发生事故。同时无线控制手柄不用时可放置于司机室，彻底规避了控制电缆受损及控制盒进灰尘等问题，保证了设备作业率。3.1 无线技改方案拟定控制手柄要求能实现“启动”“急停”“前进”“后退”“左行”“右行”、“直行”基本功能和速度的调节功能。考虑选用成熟的起重机遥控器实现所有基本功能，调速部分可以用模拟量无线传输模块来实现，但其经济性和实用性（手持不便）不可取。结合实际使用情况，牙轮钻机在行走时调速的精度要求并不高，只需有高、中、低速就能满足需求。KY-250 型牙轮钻机使用的安川 H1000 变频器，通过多段速指令的组合可实现 16段速控制，使用方便灵活。于是考虑增加按钮接入变频器多功能端子，通过多段速指令实现速度选择控制，即可实现牙轮钻机行走无线遥控功能。3.2 无线技改方案实施随着电子技术的高速发展和电子产品的更新换代，大部分有线控制已被更为先进的遥控技术所取代，其中天车遥控器就是一个典型的案例，受此启发，决定将其应用到KY-250D型牙轮钻机的走行控制系统上，在保证不改变原有走行系统控制的基础上，提高设备运行的可靠性2。采用一套F24-8D起重机遥控器实现牙轮钻机行走无线控制，其控制距离可达100m，控制点数达 19个，F24-8D 具体接线原理见设备附图。按照无线控制的功能要求F24-8D的按钮赋予的对应功能如表1所示。表1 F24-8D按钮对应KY-250型牙轮钻机手柄按钮手柄型号F24-8DKY-250按钮对应功能上前进下后退东右行西左行南直行初始值速度11 速度22速度3根据原来手柄控制的原理，“停止”“前进”“后退”“左行”“右行”“直行”的信号通过按钮输入PLC，同理，将F24-8D接收器的对应触点接入PLC即可。调速部分根据牙轮钻机行走的实际需要，采用三段速度足以满足实际需求。硬件接线具体线号对应如表2所示。其中，S5、S6、SC为直接接入安川H1000变频器的端子号，F24-8D的com1、com2、com3接牙轮钻机PLC的公共点301，F24-8D的com5接变频器的公共点SC。安川H1000多功能端子接线如图1所示。+2U/T1V/T2W/T3+1-B2B1正转运行/停止反转运行/停止外部故障故障复位多段速指令1（主速辅助切换）多段速指令2多段速指令3S1S2S3S6S7S8S9S10S11S12S4S5SC+24VCN5-CMA控制回路A+A-保险丝B+B-Z+Z-TB1主回路SDFETB2IPIGA0IGB0IGZ0IGRSTH1000r1s1t1PG-B3共发射极模式T/L3R/L1S/L2图1 安川H1000多功能端子原理图表2 F24-8D接收器对应KY-250型牙轮钻机手柄接线表手柄型号功能说明F24-8DKY-250对应接线表前进6315后退8317左行12319右行11321直行15323停止33134311多段速指令初始速度端子悬空21S5公共点22S6Com123301com5SC 278安全与生产模具制造 2023年第11期KY-250型牙轮钻机的行走机构由履带装置、平衡梁、横轴、传动链条及链轮、轴等组成。由YTSP280S-4，75KW交流变频电机经主传动机构减速器及三级链条传动，驱动履带行走。提升机构也由同一台交流变频电机经主传动机构减速器及链条传动，带动钻杆上下运动。提升和行走的切换靠气胎离合器进行切换，变频器的调速模式都是电位器给变频器的模拟量信号进行调速，行走改为无线遥控时采用的是多段速调速，而提升工作时是在司机室操作，提升调速使用的还是电位器给变频器的模拟量信号进行调速。因此，根据提升和行走的不同模式需要对频率指令进行切换。这可通过司机室的车上/车下转换开关进行切换，取一对触点接入变频器的 S7 端子和公共端 SC，通过变频器参数设置，将 S7端子的开闭定义为为指令权的切换指令。当司机室的车上/车下转换开关打到“车下”挡位时S7端子和SC端子接通，进入频率指令选择 2 模式。硬件接线完成，PLC 的程序无须修改，只需对变频器部分参数进行设置即可，根据安川H1000变频器多段速运行的设定方法对变频器相关参数进行设定。根据设定的多段速指令数，设定 H1-（对应端子）=3、4、5、32（多段速指令 1、2、3、4）。设置1段速时，要将端子A1的模拟量输入设定为第1段速时，将 b1-01 设定为 1。要将d1-01（频率指令 1）设定为第 1 段速时，将b1-01设定为 0。设置2段速时，要将端子A2的模拟量输入设定为第2段速时，将 H3-10（端子A2功能选择）设定为2（辅助频率指令1）。要将d1-02（频率指令 2）设定为第2段速时，将H3-10设定为1F（直通模式）。以0-10V电压输入作为端子A2的模拟量输入时，将H3-09设定为0，并将控制回路端子接线板上的 S1 拨动开关置于V侧（电压）。设置 3 段速时，将端子 A3 的模拟量输入设定为第 3 段速时，将 H3-06（端子 A3 功能选择）设定为 3（辅助频率指令2）。以0-10V输入端子A2的模拟量输入时，将 H3-09 设定为0，并将控制回路端子电路板上的拨动开关 S1设定在 V侧（电压模式）3。根据手册说明，具体变频器的新增参数设置及备注说明如表3所示。根据上述方案实施后，遥控器按下“上”时PLC对应输入端有信号，变频器接收到正转指令，电机正转，工作频率为1段速频率10Hz，遥控器按下“1”时频率为2段速20Hz，遥控器按下“2”时频率为3段速30Hz。遥控器按下“下”时PLC对应输入端有信号，变频器接收到反转指令，电机反转。遥控器按下“西”时PLC对应输入端有信号，输出“左行”电磁阀动作，牙轮钻机左行。遥控器按下“东”时PLC对应输入端有信号，输出“右行”电磁阀动作，牙轮钻机右行。遥控器按下“南”时PLC对应输入端有信号，输出“左行”和“右行”电磁阀动作，牙轮钻机直行。遥控器按下“停止”按钮时 PLC 对应“行走位”输入端信号消失，电机停止运行，遥控器所有按钮无效。根据现场实际操作验证，遥控器能按照方案要求控制 KY-250 牙轮钻机的行走，且三段调速满足现场工况要求。变频器参数名称H1-05H1-06H1-07b1-15b1-16d1-01b1-01d1-02H3-10d1-03H3-06设定值3421110Hz020Hz1F30Hz1F备 注端子S5的功能设置为多段速指令1端子S6的功能设置为多段速指令2端子S7的功能设置为指令权的切换指令频率指令选择2模式为控制回路端子运行指令选择2模式为控制回路端子初始速度1段速设定为10Hzd1-01设定为第1段速时需将b1-01设为0遥控按钮1按时速度设定为20Hzd1-02设定为第2段速时需将H3-10设定为1F遥控按钮2按时速度设定为30Hzd1-03设定为第3段速时需将H3-06设定为1F表3 变频器新增参数设置表综上所述，针对KY-250型牙轮钻机在实际生产作业过程中行走控制存在的缺陷，结合安川 H1000变频器多段速控制的特点，以及F24-8D工业无线遥控器的性能特点提出了新的无线控制的方案，并改造实施。实际运用表明，该方案增强了牙轮钻机行走控制的灵活性、稳定性与可靠性，满足了企业关于控制设备成本，提升了设备作业效率的精细化管理要求。参 考 文 献1周永亮.安川H1000变频器在双电机同步控制中的技术方案研究J.自动化仪表,2016,37(12):87902何帅,吴晶,赵力.基于BDS的露天矿钻机定位与导航系统研究J.露天采矿技术,2022,37(03):14173姚钦然.探析安川H1000变频器在塔机起升机构中的改进和应用J.房地产导刊,2015,(03):7878,117 作者简介：杨云滨，男，1988年6月生，汉族，四川西昌人，工程师，本科，电气工程师，研究方向：控制工程方向。（收稿日期：2023-08-19）DMM 279