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摘要：悬索桥大型吊装卷扬机由带绳槽双筒摩擦式牵引主机和储绳辅机组成。主要特点是收放绳速恒定，出绳位置不变。配有大容绳量的储绳筒，可以进行多滑轮组长距离作业。在实际吊装过程中，会出现单台独立工作或多台联动的情况，为保证吊装过程同步的精度和准度，控制系统采用PLC闭环变频调速系统。本文就卷扬机系统组成部分和控制系统的设计进行简单讲解。
关键词：悬索桥，卷扬机系统，联动控制设计
一、卷扬机系统特点及工作原理
摩擦式卷扬机是通过一对同向转动的滚筒，给缠绕于筒面的多圈钢丝绳一个摩擦作用力，使钢丝绳沿着滚筒旋转的方向运动，以达到牵引重物的目的。
主机钢丝绳由滚筒下方进出，在前后摩擦卷筒上循环缠绕8圈后，通过导绳轮进入储绳机。
储绳机与主机分离。安装在主机后端，主要是储存从滚筒传出的钢丝绳。由于储绳量大，缠绕层数多，内外层线速度差较大。储绳机采用力矩控制方式，有效地控制钢丝绳张力在一定范围内，以保证主机钢丝绳始终保持紧绷状态，使吊装过程顺利完成。
二、控制系统设计简析
1、控制系统功能设计
1.1采用全数字式矢量型变频器，把减速和负力下放过程中电机处于发电过程中产生的多余能量采用制动电阻消耗，可以达到负力下放的功能。
1.2变频调速系统采用闭环控制，调速范围更广，低频力矩大，可以达到2～50HZ平滑控制。
1.3采用全数字式西门子S7-200系列PLC组成的控制系统，使得系统布线更加简单，美观，运行更加稳定可靠。PLC输入输出接点留有10%的余量，预留用户加入自己外部保护功能接口。预留以太网接口，可方便用户扩展远程控制及监控。
1.4温度保护：电动机的温度不得超过110℃，温升不得超过80℃;减速机润滑油的温度不得超过80℃，温升不得超过40℃。
1.5宽电压工作：在电动机输入端电压为90%额定电压的条件下，卷扬机应能正常起升额定载荷。
1.6采用旁压式张力传感器，把钢丝绳拉力信号转换成标准模拟信号给PLC，用于实时显示拉力值。
1.7设置增量式编码器，用于测量钢丝绳出绳速度以及出绳距离。
1.8采用触摸屏作为上位机监控用于显示频（用于显示绳长，绳速，拉力），紧急停止开关、电源指示灯、状态指示灯及相应操作开关、主令手柄、电流表，频率表。
1.9电机尾部安装增量式编码器，变频器带编码器反馈单元，采用变频器闭环控制模式。如控制速度与电机实际运行速度存在偏差，变频器需能够及时调整。
1.10变频器工作和闸闭锁功能：即变频器工作之后给出了开闸命令之后，主机的电动制动器才打开。变频器停止工作后，闸抱死。
1.11PLC采用西门子S7-200系列PLC，配置工业交换机，方便用户自行开发远程控制系统。
1.12预留本地控制/远程计算机控制选择开关，并提供PLC源程序及程序清单。
1.13设置集装箱式控制室，内设双制空调一台。
2、操作台界面及功能设计
通过操作面板可进行系统上电、合闸、分闸、提升、下放停车、急停等操作。
进行如下系统操作之前，用户需要进行身分确认，即输入用户登路密码。具体权限分配如下：
用戶操作者：合闸操作、提升、下放、变速、停车、急停、位置参数设置。
用户工程师：除用户操作者之外，还可以进行位置校正、编码器当量、停车点设置、开闸延时、抱闸延时等操作。
2.1系统上电操作
1）主回路送电：合上主断路器QF1进行主回路上电，合上总开关之后，通过万用表测试主回路电压是否正常（380V到420V），三相电压对称度。
2）二次回路送电：合上二次回路断路器QF3。观察PLC、触摸屏等是否正常点亮，如果有屏常，请断开二次空开。
3）闸回路送电：合上闸回路电机保护断路器QF2。
4）变频器送电：通过操作面板上合闸转换开关，给变频器送电。在送电过程中观察是否有屏常，如果有异常情况，勿必切换到分闸状态。
2.2提升、下放
1）按下启动允许，观察启动允许指示灯是否亮。如果不亮，查看触摸屏提示，按提示进行操作。
2）选择变频启动速度低速模式。系统在低速模式下，方可进行启动操作。
3）按下提升按钮，此时系统自动进行变频启动、开闸，自动运行到系统设置速度1去。
4）系统启动完成后，可通过速度选择开关，进行加速或者减速操作。
2.3停车操作
系统在运行过程中，可通过观察触摸屏位置显示，当重物快到达指定位置时，可通过停止按钮进行停车操作。
系统可通过手动停车操作，也可通过位置保护投入之后，进行停车点设置后自动停车功能。
2.4急停操作
系统在运行过程中，如果遇到突发情况，可进行急停操作。按下急停按钮后，封锁变频器输出，闸抱死。
进行急停操作之后，如果需要在次开车，需要把急停按钮进行旋转复位和进行按钮复位操作。
2.5位置校正
系统在运行一段时间之后，因为钢丝绳会出现变形之后，位置可能不准。可通过触摸屏里面进行位置定点校正。在定点情况下，设置定点位置的相对距离，设置好之后，按一下校正触摸按钮，即完成校正操作。校正操作前需要输入身份确认密码，只有通过密码确认的操作者方可进行此操作。
3、故障保护功能设计
3.1过速保护
卷扬机在运行过程中，会生成一条以速度为基本的包络线。当超过或者低于给定速度的10%后，经过延时1秒后进行故障报警且安全停车。
3.2过载保护
通过变频器对负载进行实时监测，如果电流大于设置值时进行过载保护。
主机的闸只有在变频器逆变器正常工作后方可释放。当逆变器停止工作后，闸必需自动抱死。
3.3急停保护
在出现紧急情况下，可通过操作台急停按钮进行急停操作。急停操作可迅速使变频器停止工作，并且使闸抱死。
3.4变频故障保护
变频器自身具有故障诊断功能，主要有过流保护、过压保护、欠压保护、短路保护、输出对地短路、加速过电压、加速过电流等。
3.5过卷保护
按上下过卷点位置设置过卷保护。
3.6变频故障分析
当发生变频故障时，根据变频器故障代码进行相应排除。如果根据故障处理帮助无法排除故障，请联系售后服务。
关键词：悬索桥，卷扬机系统，联动控制设计
一、卷扬机系统特点及工作原理
摩擦式卷扬机是通过一对同向转动的滚筒，给缠绕于筒面的多圈钢丝绳一个摩擦作用力，使钢丝绳沿着滚筒旋转的方向运动，以达到牵引重物的目的。
主机钢丝绳由滚筒下方进出，在前后摩擦卷筒上循环缠绕8圈后，通过导绳轮进入储绳机。
储绳机与主机分离。安装在主机后端，主要是储存从滚筒传出的钢丝绳。由于储绳量大，缠绕层数多，内外层线速度差较大。储绳机采用力矩控制方式，有效地控制钢丝绳张力在一定范围内，以保证主机钢丝绳始终保持紧绷状态，使吊装过程顺利完成。
二、控制系统设计简析
1、控制系统功能设计
1.1采用全数字式矢量型变频器，把减速和负力下放过程中电机处于发电过程中产生的多余能量采用制动电阻消耗，可以达到负力下放的功能。
1.2变频调速系统采用闭环控制，调速范围更广，低频力矩大，可以达到2～50HZ平滑控制。
1.3采用全数字式西门子S7-200系列PLC组成的控制系统，使得系统布线更加简单，美观，运行更加稳定可靠。PLC输入输出接点留有10%的余量，预留用户加入自己外部保护功能接口。预留以太网接口，可方便用户扩展远程控制及监控。
1.4温度保护：电动机的温度不得超过110℃，温升不得超过80℃;减速机润滑油的温度不得超过80℃，温升不得超过40℃。
1.5宽电压工作：在电动机输入端电压为90%额定电压的条件下，卷扬机应能正常起升额定载荷。
1.6采用旁压式张力传感器，把钢丝绳拉力信号转换成标准模拟信号给PLC，用于实时显示拉力值。
1.7设置增量式编码器，用于测量钢丝绳出绳速度以及出绳距离。
1.8采用触摸屏作为上位机监控用于显示频（用于显示绳长，绳速，拉力），紧急停止开关、电源指示灯、状态指示灯及相应操作开关、主令手柄、电流表，频率表。
1.9电机尾部安装增量式编码器，变频器带编码器反馈单元，采用变频器闭环控制模式。如控制速度与电机实际运行速度存在偏差，变频器需能够及时调整。
1.10变频器工作和闸闭锁功能：即变频器工作之后给出了开闸命令之后，主机的电动制动器才打开。变频器停止工作后，闸抱死。
1.11PLC采用西门子S7-200系列PLC，配置工业交换机，方便用户自行开发远程控制系统。
1.12预留本地控制/远程计算机控制选择开关，并提供PLC源程序及程序清单。
1.13设置集装箱式控制室，内设双制空调一台。
2、操作台界面及功能设计
通过操作面板可进行系统上电、合闸、分闸、提升、下放停车、急停等操作。
进行如下系统操作之前，用户需要进行身分确认，即输入用户登路密码。具体权限分配如下：
用戶操作者：合闸操作、提升、下放、变速、停车、急停、位置参数设置。
用户工程师：除用户操作者之外，还可以进行位置校正、编码器当量、停车点设置、开闸延时、抱闸延时等操作。
2.1系统上电操作
1）主回路送电：合上主断路器QF1进行主回路上电，合上总开关之后，通过万用表测试主回路电压是否正常（380V到420V），三相电压对称度。
2）二次回路送电：合上二次回路断路器QF3。观察PLC、触摸屏等是否正常点亮，如果有屏常，请断开二次空开。
3）闸回路送电：合上闸回路电机保护断路器QF2。
4）变频器送电：通过操作面板上合闸转换开关，给变频器送电。在送电过程中观察是否有屏常，如果有异常情况，勿必切换到分闸状态。
2.2提升、下放
1）按下启动允许，观察启动允许指示灯是否亮。如果不亮，查看触摸屏提示，按提示进行操作。
2）选择变频启动速度低速模式。系统在低速模式下，方可进行启动操作。
3）按下提升按钮，此时系统自动进行变频启动、开闸，自动运行到系统设置速度1去。
4）系统启动完成后，可通过速度选择开关，进行加速或者减速操作。
2.3停车操作
系统在运行过程中，可通过观察触摸屏位置显示，当重物快到达指定位置时，可通过停止按钮进行停车操作。
系统可通过手动停车操作，也可通过位置保护投入之后，进行停车点设置后自动停车功能。
2.4急停操作
系统在运行过程中，如果遇到突发情况，可进行急停操作。按下急停按钮后，封锁变频器输出，闸抱死。
进行急停操作之后，如果需要在次开车，需要把急停按钮进行旋转复位和进行按钮复位操作。
2.5位置校正
系统在运行一段时间之后，因为钢丝绳会出现变形之后，位置可能不准。可通过触摸屏里面进行位置定点校正。在定点情况下，设置定点位置的相对距离，设置好之后，按一下校正触摸按钮，即完成校正操作。校正操作前需要输入身份确认密码，只有通过密码确认的操作者方可进行此操作。
3、故障保护功能设计
3.1过速保护
卷扬机在运行过程中，会生成一条以速度为基本的包络线。当超过或者低于给定速度的10%后，经过延时1秒后进行故障报警且安全停车。
3.2过载保护
通过变频器对负载进行实时监测，如果电流大于设置值时进行过载保护。
主机的闸只有在变频器逆变器正常工作后方可释放。当逆变器停止工作后，闸必需自动抱死。
3.3急停保护
在出现紧急情况下，可通过操作台急停按钮进行急停操作。急停操作可迅速使变频器停止工作，并且使闸抱死。
3.4变频故障保护
变频器自身具有故障诊断功能，主要有过流保护、过压保护、欠压保护、短路保护、输出对地短路、加速过电压、加速过电流等。
3.5过卷保护
按上下过卷点位置设置过卷保护。
3.6变频故障分析
当发生变频故障时，根据变频器故障代码进行相应排除。如果根据故障处理帮助无法排除故障，请联系售后服务。