1、 有载/空载 20/40m/min 电机功率 235KW小车运行机构： 有载/空载 70/90m/min 电机功率 41560KW大车运行机构： 有载/空载 60/100m/min 电机功率 1218.5222KW回转机构： 转速 1.52r/min 电机功率 4416KW一、电气设备组成及其作用机上电气设备包含电源设备、低压传动控制系统、PLC主站以及多个远程从站系统、照明系统、安全防护装置、操作装置。分别布置在电气房、高压房、大车腿部、小车顶部、以及司机室内等。21电气房电气房内主要是整个系统需要的低压电气柜，包括主动力传动柜和辅助控制柜，核心控制屏PLC控制屏和CMS控制屏。电气柜采用防
2、尘型，并装有干燥防冷凝装置，柜内采用板前布线，所有安装的电气元件都设有和电气原理图上编号一致清晰的标志，柜内设有电气接线图标牌，电器柜内有一个供测试仪器或照明用的5A、220V、50HZ电源插座，柜内还设有照明灯。控制柜设冷凝和加热并设置温度控制装置。电气房配有功率足够的空调，以保持房内温度湿度合适。22高压房 高压房位于电气房同侧的刚性腿之上的主梁外侧，上机高压电缆可直接沿刚性腿敷设至高压室。房内设有高压柜和高压变压器。变压器的布置满足空间要求。 高压柜内设有明显的进线有电指示，配有门锁。打开柜门时高压断路接触器自动断开。故障显示和联锁检测装置安装在柜面上。机房内提供装有大容量进风过滤器和全
3、天候电动通风装置，不会出现室内空气（再）循环。 高压柜采用优质同类进口材料或合资厂制造。23司机室 本机司机室设有风雨全密封司机室，司机室通过减振垫固定在小车的下方。它的墙壁和顶部采用夹层隔热，密封良好。室内的装饰材料，均具有阻燃性。司机室内的噪音不超过72分贝。在侧面安有后视镜，底部设有不妨碍视线的铁网防护栅栏，以确保司机安全。 司机室联动台位于下视窗前沿的极限位置。设计的联动台操作可靠、方便，控制灵活，显示清晰。2.3.1主控制台 在司机座椅两边的绝缘地板上安装二台联动操作台。控制台的几何造型与尺寸考虑作人员的舒适性，特别是手臂与主令开关的位置与角度，符合人体工学；外形如图所示，联动台安装
4、以下设备，如下图所示：包括有：起升/大车行走共用控制器（右侧），控制器采用德国进口产品；小车行走/旋转共用控制器（左侧），控制器采用德国进口产品；紧急停车按钮开闭锁控制器为旋钮式；闭锁、开锁、着箱指示灯、重量指示器、高度指示器、偏载报警指示均装在吊具指示盒内，设在驾驶室前部下方，便于司机操作观察；大车锚定指示灯；使用触摸屏显示和操作集装箱堆码列数按钮及指示灯并能用于整机的自动运行；吊具油泵“启动/停止”按钮，并带有指示灯；轮边制动器“夹紧/自动/松开”旋钮；故障指示灯和音响报警器，消音按钮、复位按钮；带指示灯的开机按钮；小车锚定指示灯；2.3.2辅助配电箱 司机室同时设有以下辅助控制开关和指示
5、灯，以下设备的控制装置单独放置在司机室内的辅助配电柜内，该柜装在司机视线侧面或容易操作的地方。 通道照明开关（照明开关箱上）；主要泛光灯开关（照明开关箱上）；司机室下方泛光灯开关（照明开关箱上）；空调控制器；挡风玻璃刮水器和冲洗控制器；光纤通讯、电话、扬声器系统以及有关的控制器；窗玻璃防结露装置开关；2.3.3座椅 司机坐垫为凹形并能调节高度与前窗的距离，具有良好的视野，能清晰的观察到前方、两侧及下部集装箱作业，靠背和座垫有可以调节功能以满足舒适要求，座垫还采用透气不滑的材料，座位的设计和固定确保能使司机出入方便。座椅及辅助座椅可以拆卸。司机脚踏板不影响司机操作视线。2.3.4 空调设备司机式
6、装有1.5匹冷暖空调设备使司机室内温度1025，安装在司机室外一个便于维修的地方，气流设计能有效地除去雾气。在空调器发生故障时，可通过另外备有的功率为2000瓦的电热酊和壁扇进行取暖和降温。2.3.5司机室内设置的其他项目在司机室的左侧方低于司机正常视线处设有触摸监控系统，能够实时显示起重机运行状态及故障内容等；司机室前方预留有安装视屏终端的位置和接口；预留高频电话架的安装位置和光电转换器安装位置；安装在联动台侧面，司机方便可触及的扬声器（喇叭）话筒柔性架；50W扩音系统；司机室底部12.5W喇叭2只；辅助座椅一个，可以方便移动；司机室内配置温度计，具防震、防水性能的便携式应急灯（可充电式）；
7、二氧化碳灭火器。司机室内还安装有稳压电源的支架，预留有交直流电源（24V/220V）插座。安装供无线车载电台正常工作的12V 6A和24V 15A 直流电源插座各二只，该电源确保在额定工作电流时压降部超过5。24 拖链接线箱及拖链在电缆上拖链前，电缆从电气房接到拖链接线箱。包括起升电机电缆、小车电机电缆、旋转电机电缆、辅动力电源电缆、照明电缆、控制电缆、通讯电缆、光纤电缆等各电缆编号规格等参考电缆表。该接线箱采用不锈钢、底部进出线。配有支架安装在主梁外部。拖链采用IGUS品牌拖链，带滑轮，两端带固定，电缆固定在拖链中。25 小车接线控制箱小车接线箱分成2个部分，下部是接线箱的作用，主要的过路电
8、缆通过该箱体，小车控制用的电缆进入到上部箱体，内有PLC分站和小车动力分配及制动器等控制。26 起升旋转控制箱该箱体将拖链送来的有关动力、照明、控制电缆在本柜进入PLC的分站控制，分别去控制起升、旋转的制动器、风机以及吊具电缆接口。司机室的动力和照明、控制也都经过本柜。但是起升电机电缆、起升电机的编码器电缆、起升电机的温度信号直接接到小车接线箱通过拖链送到电气房，不经过本柜体。应急起升电机的控制也在本柜内，不另外设置应急控制箱。27 主梁内大车接线箱主梁内大车接线箱起到过渡作用，将电气房里所有送到大车去的电缆先在该接线箱内过渡，再从本柜体将电缆接到大车控制箱。便于安装、调试及将来的维护保养。2
9、8 大车控制箱大车控制箱从上部接受所有进来的电缆，再经过本柜体的PLC控制，分配各种动力、信号、控制等给各个支腿，在本控制箱内还配有本地控制站和计时统计，方便管理和就地控制。29 支腿接线箱各支腿所有的电缆通过本接线箱接到大车控制箱。210 电缆卷筒及其本地控制箱配合高压电缆，电缆卷筒采用的是进口凯福特产品，另配有本地控制箱，可应急在本地控制电缆卷筒的工作。二、电源部分3.1高压部分 供电电源有高压配电站提供三相10KV高压电源，由高压电缆经刚性腿侧的高压电缆卷筒上机厚进入本机室变压器房，为本机供电。高压电缆采用耐压10KV的进口柔性圆形电缆。本机高压部分设备组成如下：3.1.1高压变压器 型
10、号SCRB-630KVA公司产品，绝缘等级F级，环氧树脂浇注干式变压器，不带防护罩，自冷式，有两组副边绕组，将高压10KV转变为两路400V电源，一路为吊机提供主动力电源，功率分配是530KVA，包括起升、小车、旋转、大车等机构；另一路为吊机提供辅助电源，功率是100KVA，包括辅动力、控制、照明、维修、通讯等。3.1.2高压开关柜 用金属外壳、防尘、密封的立式柜子组成，内部装有照明灯、高压断路器为ABB产品，主断路和接地开关连锁。进线主断路器手动合闸。带电压。电流指示灯及仪表。出线断路器带电动合/分闸，高压控制带过电流保护功能。高压设置过压、过流、短路保护等。高压开关柜包含：进线柜、馈线柜、
11、仪表柜。3.1.3高压电气房采用自动气体灭火装置。3.1.4高压电缆卷筒本机高压电缆卷筒选用凯福特公司优质产品。高压电缆从中心站电缆坑中通过电缆导架绕到电缆卷盘上，向起重机供电，高压电缆卷筒同时有光纤传输装置，保证机上与中控室之间光纤通讯网络的畅通。高压电缆卷筒的引导装置信号接入大车刚性腿侧接线箱中，电缆卷筒由PLC控制对应的变频器来实现电缆卷筒电机无级调速驱动。变频调节考虑了电缆的最大可承受张力，并有专用软件对变频器参数进行修正，以确保不会出现电缆永久变形和拉坏电缆的现象。使用后基本免维护，且电缆的使用寿命长。高压电缆长度为300米。电缆卷筒与大车运行联锁，在卷筒上设有电缆终点保护开关、过张
12、紧保护开关、松缆保护开关等。当终点开关动作时，切断行走电机电源后，电缆卷筒上至少留有三圈备用电缆。高压电缆卷筒具有软的驱动特性、快速的响应特性及输出扭矩控制，使驱动的多余能量转换，快速释放，不会传导电缆上。3.2低压部分3.2.1主动力电源 由变压器引出一路400V电源，专为本机各驱动机构提供动力电源。动力电源的主断路器设置在主配电柜中，其额定容量根据装机总容量计算出最大工作功率为380KW（起升小车旋转辅助机构）：起升：250KW 小车：415KW旋转：4KW左大车：618.5KW右大车：辅助：50KW选用一个施耐德800A断路器，具有短路、过载、电压脱口等保护，使用相序继电器，具有相序，缺
13、相，过电压及欠电压保护功能。有主接触器控制主动力电源，遇有紧急情况，可以操作在各位置的急停按钮切断主动力电源。3.2.2辅助电源 正常情况下，辅助电源为设备制动器、风机、加热器、维修电焊机、维修行车及全部照明供电。辅助电源另接有一路应急备用电源，该电源通过大车刚性支腿处的应急电源接线箱，在紧急状态（高压断路或维修等其它原因）时，用一根250m长的应急软电缆（三相四线380V 、200A）由地面低压配电箱中取电，保证吊机上始终有控制电源、照明电源、维修电源、通讯电源。应急情况下的动力电源也由本应急电源提供，起升使用应急电机，小车、大车等可使用本应急电源低速动作。但是在应急电源提供给主回路时，与主
14、回路的主断路器有联锁，只有在主断路器断开时，应急电源才有可能接入到主电源中，同时，不能使用该电源对起升进行操作，需要使用应急电机操作起升。由机上高压变压器和地面低压配电箱提供的应急电源能在低压电气室内的主配电柜合辅配电柜中通过电源切换开关切换，并具备多种联锁保护。3.2.3控制电源控制信号电源AC220V和DC24V，设置了两个单相隔离变压器，用于PLC的输入和输出，由空气开关保护，控制电源经断路器输出到各机构控制回路及PLC电源回路。3.2.4照明电源 照明及维修中的AC220V电源由三相隔离变压器提供，由空气开关保护。3.2.5安全电源安全电压为24VDC，由空气开关保护。3.2.6电源插
15、座 为满足本机维护检修需要，特在以下部位设置电源插座： 电源插座箱分设在若干独立电路中。每个插座箱上均配有规格为10A、220V、单相插座二个和32A、380V、三相插座（四个插座为一组）二个。63A，380V三相电焊机防水插座一个。一组设在主梁左侧柔性支腿侧；一组设在主梁右侧刚性支腿侧；起重机两侧腿下离地面约1.5米处各设一组（共2组）；小车平台一组（未配63A，380V的插座）；高压房、电气房、司机室配220V 16A插座若干。每个柜体配标准220V16A插座一个。四、传动控制系统本机对各个机构的电机驱动控制采用先进、成熟、可靠的西门子多传动控制系统，该系统是工业传动产品的一个类型，由连接
16、到公共直流母线的工业传动模块构成。公共直流母线为传动模块提供直流电压。直流电压由一个整流/回馈单元提供。这种结构简化了整个装置，并且带来了以下优点：节省了连线、安装和维护费用；减小线电流并且简化了制动装置；公共直流母线实现电能循环，可以实现电机到电机的制动而无需制动斩波器；减少了器件数量，提高了可靠性；节省了空间。本机的控制系统结构参看整机电气系统结构图。4.1 主配电屏主配电屏内有主断路器、接触器、主电抗器、应急断路器和应急接触器。所有这些器件均向整流回馈单元供电。配有电压检测、电流检测、绝缘检测保护等。主开关：NS800接触器: LC1-D620M7C*2电抗器: 4EU4351-3UB0
17、0自耦变压器: 4BU5895-0UA01-8A4.2整流回馈单元屏 根据装机总容量，整流单元选用西门子整流/回馈单元6SE7041-0EH85-1AA0该模块用于有能量回馈的传动系统，它将三相交流电压整流为直流电压。在功率控制中，它具有很高的稳定和可靠的性能。主电路包括主开关、接触器、电抗器和自耦变压器。与PLC通过采用继电器控制整流回馈单元。整流回馈单元由PLC通过继电回路输入到该单元的输入中，控制整流回馈单元的工作。同时可以通过PROFIBUS将内部主要工作参数送到PLC仍至上位计算机中。系统结构原理参考具体原理图，内部参数设定见参数设定表。4.3起升机构 起升电机为变频电机，功率为25
18、0KW，选用一台西门子的6SE7037-0TJ60+G91逆变器控制，逆变器上带有编码器接口和通讯接口模块，采用磁通矢量控制模式，系统具有足够的调速硬度和良好的低频转矩特性，即使在0HZ电机也能以150额定转矩输出。50HZ以下实现恒转矩调速，50HZ以上实现恒功率调速。起升机构闭环控制的速度反馈采用增量式脉冲编码器。另外装有超速开关，当电机速度超过115，即能使电动机断电。在卷筒轴上装有起升位置检测的绝对值型编码器。逆变器与PLC之间采用Profibus通讯方式，PLC实时读取逆变器的数据，并通过输入给PLC的主令控制信号控制逆变器的频率及电动机的转速。辅助设备有制动器，风机。起升机构的电气
19、保护有短路保护，过载保护，失压，缺相及零位保护，当逆变器出现故障时，可由联动台上的复位按钮来复位。起升机构设有超负荷，接近开关、限位，超速保护。4.3小车机构小车机构采用4台15KW变频电动机驱动，选用一台西门子的6SE7031-5TF60+G91逆变器控制。逆变器与PLC之间采用Profibus通讯方式，PLC实时读取逆变器的数据，并通过输入给PLC的 主令控制器信号控制逆变器的频率及发动机的转速。小车机构的电气保护有短路保护，过载保护，失压，缺相及零位保护，当逆变器出现故障时，可由联动台上的复位按钮来复位。小车机构设有接近开关、限位保护、媌定联锁，同时设有记录小车位置的绝对值编码器。4.4
20、旋转机构旋转机构采用4台4W变频电动机驱动，选用一台西门子的6SE70260TD61+G91逆变器控制。电气保护有短路保护，电流保护、过载保护，失压，缺相、零位及联锁保护；当逆变器出现故障时，可由联动台上的复位按钮来复位。旋转机构设有光电接近开光限位。4.5 大车行走机构大车行走机构左、右侧各采用6台18.5KW变频电动机驱动，分别由一台西门子的6SE70332TG60+G95逆变器控制, 逆变器配置了通讯接口模块，与PLC之间采用Profibus通讯方式，PLC实时读取逆变器的数据，并通过输入给PLC的 主令控制器信号控制逆变器的频率及发动机的转速。辅助设备由 制动器、风机、夹轮液压站、润滑
21、泵和电缆卷筒。大车行走机构的电气保护由短路及过电流保护，失压，零位，缺相及联锁保护，当逆变器出现故障时，可由联动台上的复位按钮来复位。另外单边大车行走机构逆变器发生故障，不能使用时，可以与起升机构共用逆变器。如双边行走机构逆变器出现问题或其中一个出现问题，可以使用起升变频器控制来控制大车的行走。大车行走机构设有接近开关、限位保护。夹轮器限位、媌定限位、防爬提起限位、电缆卷筒限位同行走电机联锁。 设有记录大车位置的绝对值编码器，保证左右大车运行同步，同时可记录大车行走位置。两侧门腿装有声光报警器（发光二极管光源），在行走时发出闪光及声响报警。大车行走机构出可在司机操作外，还可通过陆侧门腿处设置的
22、大车行走操作箱操作，此时大车机构低速运行，由于行走电机具有短期过载能力，龙门吊可慢速平稳行驶到锚定位置，使锚定销方便地插入坑内。地面操作装置和司机室操作装置联锁。4.6 机构运行速度的程序控制本机所有操作机构的速度均进行预先设置和现场优化，反映出较好的加减速斜率曲线。即使在司机操作过猛的情况下，机构的运行速度变化也只会限制在设定的范围内，从而保证龙门吊避免较大的冲击载荷。在制动时。无论主令控制器如何快速回零，机构的运行速度也只会沿预设的减速曲线下降，直至速度降到预定的制动点（即额定转速的5以下），制动器才会动作。在本机各机构运行过程中，司机可随时根据需要点动操作相应机构运行。五、PLC控制及起
23、动机状态检测和管理系统5.1 PLC系统整机控制系统采用西门子公司S7-300系列的PLC，模块化结构，在司机室左右联动台以及小车顶柜、辅助柜、左右大车柜还设有远程I/O站，通过PROFIBUS总线发送或接收I/O数据，减少了大量接线。PLC、逆变器、触摸屏之间通过CPU上的PROFIBUS接口连接来实现。ET200M模块用来实现电气室PLC与各个分站见的通讯。以太网模块实现了将PLC及通用通讯采集的所有信号及数据转换位以太网信号后直接与电气室CMS间进行通讯。编码器接口模块采集起升、小车、左右大车的位置信号的角度信号。PLC控制系统的应用软件由Windows 98界面下的STEP-7 V6.
24、0（随机提供正版软件，以方便客户编程使用）支持。PLC系统主要选型配置如下：CPU 315-2DP输入模块 6ES7 321-1BH02-0AA0和6ES7321-1FH00-0AA0输出模块 6ES7 322-1HH02-0AA0和6ES7 322-1BH01-0AA0以太网通讯模块 6GK7 343-1EX11-0XE0模拟量输入模块 6ES7331-7RD00-0AB0模拟量输出模块 6ES7332-5HF00-0AB0主从通讯DP模块 6GK7 342-5DF00-0XE0远程接口模块 6ES7 153-1AA03-0XB05.2整机状态监控和管理故障监控系统由PLC及电气室CMS系统
25、（起重机状态监测和管理系统）工控机和司机室的触摸屏组成友好的人机界面，实现信息共享机数据传输显示起重机的主要运行状态和故障信息，用图形和文字实时显示故障的位置及简单处理的方法，监控各主要电器元件运行或停止的状态，逆变器运行参数，各机构位置及流程数据等。5.2.1系统配置如下：在驾驶室内配置供司机使用的触摸式终端一台，选用10寸彩色触摸屏，安装在方便司机操作的位置，不影响司机的正常操作和视野，并有相应的固定措施。在电气室内配置起重机状态实时监测计算机（西门子原装机架式工控机或同类高级工控产品）一套，以到达状态监测、参数设定和电控设备维护需要。本机上机高压电缆内含光纤，光纤随高压电缆上机后，在进入
26、高压室之前单独引出连接至电气房CMS系统的交换机，形成机上机下的光纤通讯网咯。机上无线通讯收发装置（无线CMS系统）单独另外设置。关于无线通讯系统的说明，将在本电气说明之外单独说明。为满足本机对多种的通讯方案的要求，在电气房中增加网络交换机一台。选型为：以太网卡轨式交换机，2个光口，4个电口，1个232口。5.2.2电气房CMS系统配置如下： 硬件配置：选用具有良好抗振性能和宽电源波动范围的高性能的工控机。质保期为1年，主要参数如下：CPU: P4 2.8G,800Mhz FSB,512KB SLC, HT内存：512M硬盘：80G显示器：优派VP181 17英寸显示器，配遮光罩、高亮度、低辐
27、射、抗电磁干扰，低屏幕反射率，2个USB接口。DVD-RWADISK SCSI卡50针小口1.5KVA UPS 电源外围设备：HP彩色喷墨打印机网络接口：配置10/100M自适应网卡软件配置：现场监控软件： 300点 国际知名品牌公司连接OPC服务器：OPC FOR SIMENS 国际知名品牌公司CMS监控画面组态：JC-CMS-PLC-200 自主开发CMS表格软件：JC-CMS-PLC-TABLE-6 自主开发5.2.3 数据传输起重机与中控室之间的通信和数据交换由光纤有线网络实现。并能在中控室用浏览器方式监测、监控起重机状态。起重机状态监测和管理系统能显示如下内容，并将该信息同步传送至中
28、控室。起重机实时总状态；起重机各机构单独运行时状态；故障报警以及故障的具体内容；故障诊断指南；故障代码；（故障能在电气房和司机室同时显示）有关参数和图形实时显示，并可存盘打印；司机可以输入工班号，每位司机、每工班、每日、每月的箱数、重量、作业时间等实现自动统计和打印。对设备的主要零部件的润滑、寿命、保养周期等给予维修保养提示；各机构运行计时；主要零部件名称、规格、型号、厂家、产地；原理图、技术资料。电气故障反映内容设计中至少包括：（1）超负荷；（2）短路；（3）过电流；（4）过电压；（5）欠电压；（6）超速及低速；（7）过热；（8）漏电；（9）缺相；（10）行程开关异常；（11）控制检测信号异
29、常；（12）电缆卷筒异常等；对控制电路设置必要的检测点以利判断故障的发生，并在检测点附近设置标有正常波和相应数值的永久性标志牌。5.2.4 起重机监测和管理系统软件在系统开发和实施过程中指定相应人员定期联系，设计方和用户就系统开发的全过程相互交流，设计方按用户要求提供所需开发资料，（正版软件及对改软件的资质证明）并为用户提供相应的技术咨询，配合买方完成相应的技术评定工作。具体如下：提供起重机状态监测和管理系统软件及相应驱动程序的安装软盘或光盘，安装及操作手册，起重机状态监测和管理软件为中文界面，故障显示分层次细化，便于迅速查找故障点。提供S7-300正版编程软件（STEP V6.0）的 安装软盘、命令集、操作手册和通信控制协议及状态信息格式的完整文档。所有工控机及相关周边设备、网络设备的产品文档。在地面计算机控制中心的工控机上安装相应的驱动程序及起重机实时状态监测软件，并提供光盘。通过PLC通讯接口对PLC的程序、数据进行修改和实时监控，实时显示有关参数或图
