垂直升船机四驱动点传动系统的设计.pdf

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1、垂直升船机四驱动点传动系统的设计谢丹雄肖彦直武汉数字研究所武汉430074摘要:在垂直升船机提升传动系统中,实现四驱动点机械同步负载均衡是其关键技术之一。文中分析了机械同步+电气行程同步控制和机械同步+电气出力均衡控制2种方案。传动系统采用SIMOTIOND435控制器和PLC控制器实现位置、速度、力矩三闭环控制。在实际工程应用中,2种控制方案都能实现四驱动点行程偏差小于4mm,力矩偏差小于平均转矩的10%的技术指标,动、静态运行效果良好。关键词:垂直升船机;机械同步;行程同步;出力均衡;SIMOTIOND435中图分类号:U642文献标识码:A文章编号:1001—0785(2012)12—

2、0032—03Abstract:Intheliftingdrivesystemofverticalshiplift,four—driving—pointmechanicalsynchronousloadbalanceisoneofthekeytechnologies.Thepaperanalyzestwoschemessuchasmechanicalsynchronous+electricalstrokesynchro—nouscontrol,andthemechanicalsynchronous+electricaloutputbalancecontro1.SIMOTIONIM35cont

3、rollerandPLCcontrollerareusedforthedrivesystemtorealizeposition,speedandtorqueclosed-loopcontro1.Actualengineeringappli—cationprovesthatbothschemescanreachthetechnicalindexes,namelythedeviationoffour—driving-pointstrokeislessthan4mm,anddeviationoftorquelessthan10percentofaveragetorque,andtheirdynam

4、icandstaticoperationisingoodeffect.Keywords:verticalshiplift;mechanicalsynchronization;travelsynchronization;outputbalance;SIMOTIOND435控制决策,从而使得系统在各种状态下都具有足0引言够的稳定裕度和抗干扰性。大型垂直升船机主提升传动系统是四轴联动1系统机构的机械系统,由于四轴之间刚性连接,各个驱动电机输出的速度和位置一致,因此,每个传动装升船机是大负载系统,采用4吊点驱动。传置不再是单独控制,必须相互协调。庞大的机械动系统分为4个子系统,每个子系统由1个PLC

5、轴和齿轮传动加上承船厢内被载的船体和水,被控制站和2套变频调速柜组成,如图1所示。变频控对象是复杂的多变量复合系统。有如下特征:调速柜与传动控制柜之间通过现场总线实现通讯,1)由于联动轴刚性系数、联动轴惯量以及联采样PROFIBUSDP总线与每个驱动点的传动PLC动轴长度等因素,每个传动点上的受力情况在动控制站通信,主要内容是现地传动PLC控制站的1号g区动态时不完全一样,轴形变及机械振荡可能引起系统的位置偏差。2)船厢内的水负载有一定的流动性,当船体平衡发生变化时,每个传动点的受力也会发生变化,形成不稳定因素。3)当电动机、传动装置、传动轴出现故障时,控制对象特性发生变化并伴有负载扰动。为

6、了完成上述多变量复合系统的控制,传动装置必须组成位置、速度、力矩三闭环的控制系统。当系统进入异常状态时,必须综合各个驱动器的位置、速度、力矩等运行状态,产生相应的图1升船机网络图一32一《起重运输机械》2012(12)控制指令、参数,同时返回状态信息,通过网络3方案实现读取外围I/O信号给变频调速柜。SIMOTIOND435工艺控制板安装在交流变频装置电子箱内,用于传动系统采用2个控制方案:机械同步+电系统工艺功能的实现,包括主从切换控制、主从气行程同步控制和机械同步+电气出力均衡控制,力矩均衡控制、速度控制等,通过工业现场总线2种方案的主要硬件完全相同。DRIVE—CLiQ连接8个传动装置

7、,达到数据的传3.1机械同步+电气行程同步送和协调,组成具有位置环、速度环电流环三在方案机械同步+电气行程同步控制中,见闭环控制的升船机传动控制系统。由于各个驱动图3,4个驱动单元传动装置均采用独立的位置控点之间距离较远,采用光纤模块OLM进行信号制环,4个驱动点传动装置均有各自的速度环和电转接。流/转矩环,形成了一套由4个主位置环、8个速度外环和8个电流/转矩环内环组成的三闭环调速系统。2SIMOTIOND

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