1电气系统原理
2 2 000 kN单向桥机电气控制分为供电系统部分、起升控制部分、大车行走控制部分、PLC集中控制部分、液压自动抓梁控制部分、夹轨器控制部分、集中润滑控制部分和照明控制部分等。
（ 1）供电系统。三相四线交流电源经过滑触线E1引入到KP2电源柜的隔离开关上，通过自动空气开关及主电源接触器后，分配到各功能单元。隔离开关的通断状态直观，使检修维护工作在安全的环境中进行。总断路器具有过负荷、短路、分励脱扣保护等功能。当前一级保护没有动作时，总断路器及时发出保护动作。如果出现意外情况，联动台装有1只紧急停止按钮，按下此按钮，接通总断路器的分励脱扣线圈切断总电源，使设备在多种安全措施的保护下正常运行。
（ 2）起升控制系统。采用了先进的变频调速控制技术，系统由电抗器、变频器、制动单元和制动电阻等组成。与常规的起重控制相比较，变频调速控制技术增大了启动转矩，降低了启动电流，调速范围更宽，系统特性更硬，运行更加稳定，尤其适用于起吊重物惯性大、对位置要求精度高的场合。变频器闭环矢量调速控制系统的应用可以提高速度的控制精度，在要求慢速控制的条件下，仍然具有很大的启动转矩。采用带PG卡的零伺服控制系统，即使电机速度为零状态下也能产生150%以上的启动转矩，打开抱闸，也不会发生重物的溜钩现象，确保起吊重物的安全。速度控制设计为多段速控制，主令控制器的控制采用上升和下降各3个档位的对称控制电路，每一种档位的速度参数在调试时已经按照要求输入到变频器中，使用中只要将主令控制器打到不同的档位，便可以得到不同的控制速度。
起升的2台电动机分别使用2台变频器控制， 2台电动机上分别装有1只脉冲编码器，组成2套独立的闭环矢量控制系统，变频器与PLC之间采用Profibus- DP总线通讯。每台电机由1台变频器控制，为保证2台电机实现电气同步，变频器采用编码器反馈的闭环控制方式，调速比高，保证主起升机构电机转速一致。减速机低速轴上各安装一个进口绝对值型脉冲编码器，作为起升机构高度测量和同步运行的反馈，其输出数据信号送入PLC的位置模块，由PLC进行数据处理，求出同步偏差值，根据预先设定的差值大小、正负，输出控制信号，控制变频器U 2进行同步纠偏，使闸门的2吊点始终处于同步状态。其高度值及其差值在控制柜的触摸屏上显示。SP- 2水平度测量仪起到调节抓梁水平的作用。当起升机构采用刚性连接时， PLC内部电气同步功能不能使用。起升机构还装有进口荷重传感器，传感器检测到的荷重通过变送器分别以4 20 mA模拟量的形式送到PLC模拟量输入口，通过PLC处理后其2吊点质量在触摸屏上显示，对启闭机起到安全保护的作用。若起升载荷达到额定起升载荷的110%时，系统发出报警信号并自动切断电动机的电源，制动器上闸，对闸门和启闭机起到安全保护的作用。
变频器接到上升及下降指令后，首先进行零转速控制，使电机产生零速力矩。这时，放开制动器抱闸，变频器锁定电机转子，使重物不会产生滑溜现象。正常停车时，通过电气制动，电机速度平稳降至接近零速后，再进行制动器抱闸。在起升机构的减速机低速轴上安装一套位置限位开关（和高度绝对值编码器一体），用于上升及下降的行程保护，其高度值在触摸屏上显示。该机设有充水开关，如果需要充水，在触摸屏上将其预置到20 cm位置上，起升到该位置时自动停机开始充水，充水完毕后，继续起升。起升设有工作制动器和安全制动器。电路具有多重保护功能，如上下限位、短路、过载、过负荷等。
使整个控制系统始终处于安全的状态下运行。
（ 3）大车控制系统。采用了先进的变频调速控制技术，系统由电抗器、变频器、制动单元和制动电阻等组成。速度控制设计为多段速控制，主令控制器的控制采用向左和向右各3个档位的对称控制电路，每一种档位的速度参数在设备的调试阶段已经按照要求输入到变频器中，使用中，只要将主令控制器打到不同的档位，便可以得到不同的运行速度。
大车的电动机使用1台变频器控制，变频器与PLC之间采用Profibus- DP总线通讯。大车在行进到接近左右极限位置时，减速接近开关首先动作，其接点送入PLC，通过PLC限制大车的最高运行速度为一低速值，当大车碰到左右极限开关时，确保立即停止。电路具有多重保护功能，如左右限位、短路、过载、接地等，整个控制系统始终在安全的状态下运行。
（ 4） PLC集中控制部分。桥机的各种操作控制集中在司机室内，由联动台、PLC、触摸屏和仪表等组成。该机选S7- 300系列可编程序控制器控制，并在联动台上设有触摸屏。PLC、变频器、触摸屏完成整个桥机的运行状态的监视控制及联锁。PLC是启闭机控制系统的核心， PLC与变频器及其他电器之间以硬线联结，完成整个桥机的控制与联锁。
（ 5）大车行走装有夹轨器装置。当总电源开启时夹轨器自动松开；当停车时，夹轨器工作，自动夹紧大车轨道，并发出信号。
（ 6）集中润滑控制部分。该桥机留有集中润滑的电气接口。
（ 7）桥机机房和司机室都配有足够的照明，并配有可携式安全照明设备，配备的投光灯可以满足作业面的照明。各种照明设备都具有防振功能。
2液压自动抓梁的原理与水平调节
系统准确地检测抓梁下降就位和移轴装置穿脱销的全行程工作状况，司机室内装有触摸屏，在触摸屏上可以显示抓梁的就位和穿脱销的行程。液压抓梁上设有左右吊点对位传感器2个，左右吊点穿销传感器2个，通过传感器内部集成的单片机处理系统（含信号调理模块，与传感器成一体化）对现场信号进行采集、处理，然后，直接输出标准的RS485通讯信号供PLC采集处理并在触摸屏上显示。在液压自动抓梁内还装有SP- 2水平度测量仪，水平度测量仪以伺服式倾角传感器为测量元件，具有较高的灵敏度和测量分辨率，测量头内部装有伺服式倾角传感器及预处理电路，采用DC24V供电，水平测量头输出的电压信号经A /D转换、数据处理、数据滤波后进行显示，数据处理显示仪根据预先设定的左右调整值，结合当前的实际测量值进行判断，分别输出相应的3路开关接点，通过电缆送到PLC进行处理后控制变频器，进行2吊点同步调节。是液压自动抓梁的电气原理框图。
3起升机构
3. 1起升机构技术参数
额定启门力2 2 000 kN总起升高度98m起升速度2. 5 /5m /m in吊点距6. 3m工作级别2吊点采用电气同步。
电动机的静功率Pj= Qjv /（ 6 120 0） ，式中：0机械传动总效率，0 = 0. 818；Q j额定启门力， Q j = 2 000 kN；v起升速度， v = 2. 5m /m in.
根据电动机静功率的计算结果，选ABB变频电机，型号为QABP315L - 8B， P j= 110 kW， n = 741 r/m in， JC= 40%.
3. 2起升机构变频器、制动单元、电阻计算与选型（ 1）变频器的计算与选型。由于桥机的起升电机有2台，所以采用一拖一的方案，各由1台变频器拖动1台电机。起升电机的型号是： QABP315L - 8B， P = 110kW， I N = 215A.变频器的输出电流I v应满足以下条件I v > I m ax = KI N，式中：I N电动机额定电流， A；I max电动机最大工作电流；K裕度修正系数，起升一般取1. 1.
I v > I m ax = KI N = 1. 1 215 = 236. 5A.
6SE7032- 6EG60Z变频器的额定电流I= 260A > 236. 5A.
根据电机的额定电流的计算结果，变频器的选型如下：
110 kW起升变频电机各选用1台西门子66SE7032- 6EG60Z的变频器， P = 132 kW.
（ 2）制动单元及制动电阻的计算。当电源电压为380V时， U D = 510 650V.R B的大小应使制动电流I B的值不超过变频器额定电流的一半为宜。
因为IB= UD /RB IN /2 ，R B 2U D /I N = 2 600 /237 = 5 ，P B U D 2 /R B = 0. 9 6 00 2 /5 = 64. 8 kW ，式中：U D变频器的直流电压；R B变频器的外接制动电阻值；P B制动电阻功率；B选用系数。
按常规，B一般选用0. 3 0. 6，由于桥机是起升工况，运行时间长达98 /2. 5= 39. 2m in，桥机在下降过程中，相应的放电时间增长，所以，B选用0. 9.
即制动电阻选用18个5 kW 90的电阻并联使用。换算后电阻5 ，功率90 kW.I CM 2U D / R B = 2 600V /5 = 240A（其中ICM表示流过制动单元的最大电流）。
考虑到桥机在下降过程中放电时间长，每台变频器选用2个IPC- DR- 4H的制动单元。
经过以上选型，制动单元及制动电阻的容量比原装的大一倍，而价格不到原装的一半。
4结论
该桥机的电气自动化程度高，采用变频器控制电动机可以精确可靠地控制闸门运行，由绝对值编码器和水平传感器的检测控制，可以确保液压自动抓梁的水平及可靠运行，所以，桥机的运行是安全、稳定、可靠的。
