箱梁架橋機(jī)電氣控制系統(tǒng)研究

摘 要：近幾年來，我國(guó)加強(qiáng)高鐵線路建設(shè)，項(xiàng)目實(shí)踐中新技術(shù)和新工藝促使高速鐵路使用水平得到有效提升，箱梁技術(shù)對(duì)大噸位箱梁架設(shè)及運(yùn)輸創(chuàng)造了便利條件是我國(guó)高速鐵路建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。結(jié)合架橋機(jī)實(shí)際運(yùn)行的控制需求，控制系統(tǒng)的選型至關(guān)重要，本文主要對(duì)箱梁架橋機(jī)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行深入分析，同時(shí)對(duì)箱梁架橋機(jī)電氣控制系統(tǒng)電氣安全保護(hù)設(shè)計(jì)提出相關(guān)建議，希望為加強(qiáng)系統(tǒng)安全控制提供借鑒。

關(guān)鍵詞：箱梁架橋機(jī)；電氣控制；系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.142

0 前言

我國(guó)關(guān)于高速鐵路建設(shè)已有多年經(jīng)驗(yàn)，與普通鐵路不同，高速鐵路施工技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，架橋機(jī)工地適用條件也具有一定差異性。隨著高速鐵路快速發(fā)展，架橋設(shè)備需要進(jìn)行及時(shí)升級(jí)改造，合理選擇控制系統(tǒng)類型并充分利用科技手段，對(duì)提升我國(guó)高速鐵路建設(shè)水平具有重要意義。

1 箱梁架橋機(jī)電氣控制系統(tǒng)

1.1 供電系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)是箱梁架橋機(jī)的重要組成部分，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性是保障箱梁架橋機(jī)安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵因素，本次研究箱梁架橋機(jī)的供電系統(tǒng)是由一臺(tái)300kw主發(fā)電機(jī)組配合另一臺(tái)60kw的輔發(fā)電機(jī)組使用，該種方式體現(xiàn)設(shè)計(jì)靈活性，可根據(jù)實(shí)際的負(fù)荷大小對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行合理選擇。同時(shí)因箱梁架橋機(jī)作業(yè)需要經(jīng)常移動(dòng)，接地條件有限，因此將三相四線制作為供電系統(tǒng)的連接方式，將380/220v設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)，并且采用發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。其中在實(shí)際運(yùn)行中通過測(cè)量零序電流的方式為單相接地提供保護(hù)條件，箱梁架橋機(jī)的起升系統(tǒng)、運(yùn)架橋機(jī)臺(tái)車、監(jiān)控系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)的供電均利用總受電柜完成，并以放射狀方式實(shí)現(xiàn)持續(xù)性供電。

1.2 架梁機(jī)控制系統(tǒng)

架梁機(jī)主要由CC-LNK現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、人機(jī)操作界面、起升控制系統(tǒng)、縱移起重機(jī)走行以及托輥控制系統(tǒng)構(gòu)成，受起升、支腿液壓以及縱移起重機(jī)等系統(tǒng)控制，自身受控系統(tǒng)較多，當(dāng)受控設(shè)備處于分散狀態(tài)時(shí)則控制點(diǎn)增多，受控設(shè)備間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)選擇集中控制會(huì)導(dǎo)致電纜用量迅速上升，給現(xiàn)場(chǎng)布線工作帶來一定難度，同時(shí)強(qiáng)電、弱點(diǎn)線路互相作用力的影響下，安裝調(diào)試工作很難進(jìn)行，并對(duì)箱梁架橋機(jī)運(yùn)行構(gòu)成安全隱患。對(duì)此可選擇CC-LNK網(wǎng)絡(luò)分布控制方式來輔助完成，根據(jù)實(shí)踐調(diào)查，該系統(tǒng)具備處理速度快、維護(hù)簡(jiǎn)單、傳輸距離遠(yuǎn)以及便于擴(kuò)展的優(yōu)勢(shì)，其選擇循環(huán)方式實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定通訊。主站由PLC組成，并對(duì)功能進(jìn)行分區(qū)，系統(tǒng)控制點(diǎn)模擬信號(hào)經(jīng)過PLC處理，利用一根CC-LNK網(wǎng)線和相關(guān)通訊協(xié)議對(duì)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制；人機(jī)操作界面主要通過PLC主站與一個(gè)三菱GOT970的觸摸屏進(jìn)行連接，提供電氣設(shè)備的動(dòng)態(tài)信息及故障畫面，具有較強(qiáng)監(jiān)視作用[1]；起升系統(tǒng)主要由4臺(tái)10t卷揚(yáng)機(jī)組成，從而形成4點(diǎn)起吊3點(diǎn)平衡的升降系統(tǒng)。其中日本安川G7高效變頻器具備調(diào)速及輸出性能較好，為卷揚(yáng)機(jī)聯(lián)動(dòng)同步性和輸出創(chuàng)造條件；縱移起重機(jī)和托輥系統(tǒng)受PLC主站控制，兩者分別配備1臺(tái)7.5kwG7變頻器（V/F控制模式）和4臺(tái)1.5kw電機(jī)。為保證運(yùn)行過程中起重和托輥同步進(jìn)行，可在電機(jī)軸上設(shè)置一只增量編碼器，對(duì)縱移起重機(jī)走行速度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，通過CC-LNK向托輥?zhàn)诱具M(jìn)行傳輸，從而保證起重和托輥的同步性。

1.3 箱梁架橋機(jī)臺(tái)車電氣控制系統(tǒng)

臺(tái)車是2臺(tái)獨(dú)立輪軌式臺(tái)車，既能單獨(dú)運(yùn)行也能聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，由于運(yùn)行過程中架梁機(jī)中心相對(duì)較高，這對(duì)臺(tái)車提出嚴(yán)格要求，其啟動(dòng)和停止必須具備極高的穩(wěn)定性。對(duì)此臺(tái)車電氣控制系統(tǒng)將三菱FX2N系列PLC作為系統(tǒng)的主要核心，控制模式選用G7（F/V控制模式）高效變頻器，臺(tái)車運(yùn)行通過PLC傳輸與RS485通訊設(shè)備進(jìn)行連接，完成信息交換，基于此工作人員可在一臺(tái)車上對(duì)另一臺(tái)車進(jìn)行控制。并且臺(tái)車均安裝無線遙控裝置實(shí)現(xiàn)遙控操作，當(dāng)兩臺(tái)車處于聯(lián)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，一臺(tái)發(fā)生故障則另一臺(tái)拒動(dòng)，靈活性能極高[2]。

2 箱梁架橋機(jī)電氣控制系統(tǒng)電氣安全保護(hù)裝置

2.1 電氣安全裝置

系統(tǒng)安全使各類大型起重設(shè)備的重要部分，硬件和軟件設(shè)計(jì)是保證電氣系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵所在，本次研究箱梁架橋機(jī)的電氣安全裝置主要包含五部分：一是緊急暫停裝置，在總配電柜、卷揚(yáng)機(jī)、司機(jī)室以及前后支腿位置均設(shè)置急停按鈕以確保突發(fā)事件能夠及時(shí)切斷電源；二是卷揚(yáng)機(jī)高度限位，主要對(duì)起重高度進(jìn)行限制保護(hù)，避免發(fā)生危險(xiǎn)；三是液壓缸極限位置限位，設(shè)置相應(yīng)開關(guān)，加強(qiáng)控制性；四是縱移起重安全裝置，在其走行輪軸上設(shè)置行程限位器和傳感器，對(duì)起重位置進(jìn)行限制保護(hù)并收集相關(guān)信息，傳感器主要是監(jiān)控起重和托輥的同步程度；五是托輥限位，箱梁上安置激光測(cè)距傳感器，根據(jù)托輥和箱梁的具體位置，對(duì)托輥限位情況進(jìn)行判定。

2.2 軟件安全設(shè)計(jì)

軟件安全設(shè)計(jì)主要包括四部分：第一，PLC主站對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行故障進(jìn)行控制，并監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)安全裝置，并以此為PLC作業(yè)創(chuàng)造聯(lián)鎖條件，使系統(tǒng)安全性和可靠性得到有效提升；第二，箱梁架橋機(jī)的某個(gè)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)異常則系統(tǒng)拒動(dòng)，觸摸屏和PLC會(huì)出現(xiàn)燈光提示、報(bào)警音以及畫面提示[3]；第三，根據(jù)實(shí)際情況添加聯(lián)鎖條件，促使無法同步運(yùn)行的系統(tǒng)相互制約，相關(guān)操作不到位則起升系統(tǒng)拒絕運(yùn)行；第四，設(shè)定識(shí)別和故障處理功能，針對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)過流、過壓以及風(fēng)俗異?，F(xiàn)象時(shí)選擇延時(shí)處理，降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著高速鐵路發(fā)展速度逐漸加快，配套設(shè)備技術(shù)應(yīng)不斷提升，本文從實(shí)際角度出發(fā)對(duì)箱梁架橋電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，認(rèn)為PLC選型和控制系統(tǒng)選型直觀重要，并對(duì)箱梁架橋機(jī)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，同時(shí)箱梁架橋機(jī)電氣安全保護(hù)提出相關(guān)建議，希望為相關(guān)實(shí)踐提供理論指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]徐偉，戴志兵.高速鐵路架橋機(jī)PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)[J].黑龍江交通科技，2012（06）：87-88.

[3]胡雯.閔浦二橋雙層橋墩預(yù)制箱梁架設(shè)施工[J].城市道橋與防洪，2014（01）：109-112.

作者簡(jiǎn)介：張勝偉（1984-），男，河南濮陽人，本科，研究方向：電氣自動(dòng)化。