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格雷母线在推车机、拨车机位置检测中的应用


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Operation

2008.No.5(Serial No.181)

格雷母线在推车机、拨车机位置检测中的应用
秦皇岛港务集团有限公司第二港务分公司
杨孟江

韩家宁

秦皇岛港煤二期翻车机电气控制系统采用 Quantum系列PLC以及ABB公司

的DCS500直流传 动系统,位置检测采用了先迸的AS—i“现场总线控
制”方式。

经过数年运行之后。位置检测编码器在数据传输 时出现了不稳定的现象,整个翻车机系统(见图1)的 工作效率受到了一定的影响。原来的位置检测采用
Profibus总线下挂AS—i总线,通过AS—i编码器进

行位置检测,由于翻车机系统特殊工况和大量变频器 的使用,产生了大量的谐波,推车机、拨车机和翻车机
的总线系统的检测过程异常中断。PLC不能连续检测
图1翻车机系统

到各种行走、翻转数据,导致翻车机倾翻或返回过位, 推车机、拨车机不能正确减速、停止,甚至直接造成翻 车机内列车车辆脱轨等重大机械事故。 为了解决上述问题,我们采用在推车机、拨车机 上加装格雷母线的检测方式,实现了推车机、拨车机 的位置精确检测。


讯,并在通讯的同时检测到天线箱在格雷母线长度
方向上的位置。

图2为格雷母线工作原理图。该系统格雷母线 仅由一对交叉和平行线组成。 格雷母线通讯定位装置的特点如下: (1)非接触工作方式。无滑脱和磨损等故障。 (2)绝对位置检测。能够连续地、高精度地检
测绝对地址,位置检测精度达5 mm,可以实现机动

格雷母线位置检测装置传感器以相互靠近的扁

平状的格雷母线和天线箱:Zfs-I的电磁耦合来进行通 动机输入端直接连接,发电机励磁线圈与励磁控制 器连接,励磁控制器设置“正向”、“反向”控制端和 可变电位器。发电机他励磁场由励磁控制器控制, 励磁控制器由“正向”、“反向”控制端改变发电机励
磁线圈上的电流方向,即可得到两个方向完全相反

导线直接连接,省去了接触器、全数字直流调速器、 变频器等中间环节,线路简单,实现了主电路无触点 切换,解决了传统有触点继电~接触器控制长期存 在的问题。这种控制模式应用在轮胎起重机上,电 控成本可大幅下降,营运成本低,节能效果明显(按 青岛港大港公司提供的资料,油耗节省40%左右)。 起重机工作时,调节油门可改变发电机输出电
压(交流发电机改变频率),实现电动机无极调速。

的磁场,从而改变发电机输出电压方向(交流励磁 改变相序),实现电动机正反向。调节电位器可调 节发电机励磁线圈中电流的大小,励磁电流增大,发 电机转速增高,发电机输出电压增高,电机转速增 快,反之减慢。当励磁控制器停止励磁时,发电机输 出电压为零,电动机停止运行。为保证停止励磁时 发电机绝对的“零”磁场,励磁控制器还设有反向消 磁电路,保证电动机能完全停止运转而不发生蠕动。
在直流电动机拖动系统中,为选用起重性能优良的

改变手柄角度大小(调节电位器RW大小),既可平
滑调节电动机速度,又可实现电动机“软”起、制动。 这种控制模式既具有全数字直流调速和变频调

速技术完全相同的运行特性,又实现了电动机高性 能、宽范围的无极调速和主电路无触点切换,线路简 单,可大幅度降低制造成本,提高系统可靠性,节能
效果明显。在港口起重机机械和野外作业工程机械 上具有广泛的应用前景。
王旺生:443004.湖北省宜昌市江南路385号
收稿日期:2008—09—16

串励电动机设置了一个串励线圈定向电路,使流过 串励线圈的电流方向恒定,当发电机输出电压方向 改变时,电动机旋转方向也随之改变。 从图3可知,发电机输出端与电动机输入端用
16

万   方数据

港口装卸2008年第5期(总第181期)

拨车机以5台75 kW的直流电机驱动,其有效

行走距离为40 ni,采用45 nl的格雷母线,用于检测 行走位置。推车机的行走距离为40 m,同样用45
的格雷母线进行检测。


在停车期间统一敷设所有电缆,主要是现场和 机上的电缆。敷设之前将所有电缆按照功能、型号 做好规划,在设备维护或者停车时间内分头进行,一 次性敷设完毕。采用这种“统一时间、分头进行”的
图2格雷母线原理图

方式,将每个小项目的电缆在同一时间内敷设完毕, 可大大减少停车时间。 在电缆敷设期间,同步安装不影响设备运行的 器件,先安装专门设计的母线支撑保护装置,并调至 水平位置,在推车机、拨车机上安装天线箱;在电气 室内安装通讯模块、协议转换模块,这些器件不影响
设备运行,可在安装后直接接线引入系统中,可以减 少停机时间。

自动行走和全自动操作。 (3)通讯适用范围广。通过电磁耦合来进行通 讯,不受环境条件限制,接收灵敏度高。 (4)不受无线电管理委员会管制。数据通讯酌 载频为低频,所产生的电磁场只限于几米范围,不需 要申请即可使用。 (5)兼容性好。位置检测和数据通讯可以合用 一根格雷母线电缆,施工方便,安装维护简单,占空 间小,不影响现场外观,不改变现场设备。 (6)抗干扰能力强。使用交叉纽绞结构及相位 检测技术,天线箱与格雷母线之间的间隙从30
am

采用Modbus Plus接口通讯方式进行格雷母线和 PLC之间的通讯。这样需要在地面站检测柜中加入
协议转换模块,同时需要在PLC中进行通讯配置。

在Concept中的配置为打开Concept的PLC
Configuration选项,在Config Extensions下的Select Extensions选项中选中Peer Cop点击OK。此时在
Config

到300 mm均可正常工作,不受环境噪声和接收信

号电平波动的影响,能够在恶劣环境条件中长期可 靠地工作。 (7)适用于恶劣的工业环境。耐酸、碱腐蚀,防 护等级为IP67,使用寿命长。
图3为系统框图。

Extensions下多出来一个Peer Cop选项。

双击Config Extensions下的Peer Cop,打开Peer Cop配置选项,点击Global下Input按钮,出现Gobal

Input对话框,选中对应的Modbus Plus总线的地址,

图3系统总体框图

在此我们设定的地址为3,设定格雷母线数据在 PLC中的地址为300120,Index选择l,Length设定 为4,Bin/BCD选择Bin,点击OK确认即可。此时 在PLC中的300120开始到300123是通过Modbus Plus传输过来的格雷母线数值,这时就可以在PLC

中读到推车机和拨车机的位置状态。 改造后,经过一段时间的使用,格雷母线检测到 的推车机、拨车机位置精度高,信号稳定可靠。
杨孟江:066003,河北省秦皇岛市海港区河北大街东段1号 收稿日期:2008一06一13 17

万   方数据

格雷母线在推车机、拨车机位置检测中的应用
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 杨孟江, 韩家宁, Yang Mengjiang, Han Jianing 秦皇岛港务集团有限公司第二港务分公司,066003,河北省秦皇岛市海港区河北大街东段1号 港口装卸 PORT OPERATION 2008(5)

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