身份证号码：15042619890919XXXX 内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司 025350
摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，科学技术发展十分迅速，为解决一、二期翻车机变频器和PLC控制系统老化问题，设计并实施翻车机系统整体升级改造，对6SE70系列变频器和PLC控制系统进行整体升级换代。采用基于S120变频器的双冗余整流单元、一拖一逆变单元控制模式，翻车机驱动增加备用逆变模块，定位车、推车机逆变器采用非主从控制模式，由PLC直接给定速度控制，实现了整流单元的互备功能和逆变单元的投/切功能。同时，PLC系统升级为罗克韦尔RSLogix5000系列，以太网采用环形网络拓扑结构，实现信息传输的快速性和可靠性。相对于原系统，改造后翻车机系统运行更加平稳、可靠、高效，且便于维护。
关键词：翻车机；定位车；整流；逆变；PLC升级改造
引言
翻车机是一种卸载装有散料的铁路敞车的高效大型专业设备，在港口、钢厂和电厂中应用较为广泛。翻车机的主要作用是将定位准确的火车车皮，通过压车装置、靠车装置固定，将车皮内的物料翻卸到底部的漏斗内。早在20世纪50年代，翻车机已在国外的大中型电厂、港口等普及应用，从单台翻车机作业线发展到双线两台或三台翻车机同时作业，每小时翻卸能力高达54节车厢。20世纪50年代末60年代初，翻车机在我国某些钢厂和电厂开始应用，但进展缓慢，直到80年代采用卸车自动线后才广泛应用于钢厂、煤炭、化工、港口等行业，单车翻车机的效率一般20～25节车厢/h。
1系统简介
翻车机卸车系统是用于电厂、港口、冶金、煤炭、焦化等企业的大型自动卸车系统，可翻卸50t～70t铁路敞车所装载的散粒物料。该系统卸车作业能力大约为每小时22节重车。卸车系统为全线自动运行（除人工摘钩），如需要可调整为单机自动运行或就地操作。该系统由翻车机、重调机及轨道装置、空调机及轨道装置、迁车台、夹轮器、洒水除尘装置、止挡器组成。翻车机控制系统为SIEMENS公司S7-300，上位软件WINCC。
2翻车机控制系统升级与稳定性提升
2.1定位车逆变器
定位车驱动电机型号为：1LA6310-4AA94-Z，数量6台。主要参数：功率110kW、额定电压380V、额定电流205A、额定转速r=1485rpm、额定频率f=50Hz、效率η=94.6%、功率因数cosφ=0.86、极过载倍数1.5、持续时间5s。定位车逆变器所选型为：6SL3320-1TE32-1AA3，数量6；查询西门子逆变器选型手册，直流母线额定输入DC510-720V、名义额定功率110kW、输出电压380VAC、额定电流210A、重载基准负载电流178A、过载能力1.5IHin60s+IHin240s。比较逆变器的能力和负载：（1）1.5倍持续60s过载电流178×1.5=267A>负载最大电流240A。（2）按照平均功率50%考虑：逆变器额定电流Ie=210A＞静负载电流（50%负载）Ie-motor=103A结论：上述所选的单个逆变器可以满足定位车单个负载的要求。
2.2翻车机急停触发条件分析
翻车机卸车系统是以翻车机为主要设备，配以其他辅助设备或装置，如定位车、压车器、靠车板、夹轮器和漏斗振动给料系统等组成的一条机械自动化程度非常高的卸车生产线。本文对翻车机各机构动作互锁进行全面梳理，对部分翻车作业工艺进行优化，主要包括定位车主臂动作工艺、定位车辅臂动作工艺、压车梁动作工艺和靠车板动作工艺等。
以压车梁动作工艺优化为例，将压车梁压下到位的角度提前，使得出现压车梁不到位故障时翻车机尚未进入快速倾翻状态，保证翻车机立即停车，有效减小翻车机故障情况下的制动角度。翻车机故障停机时，PLC会禁止发出脉冲信号，传动装置自由停车。而自由停车的方式只适用于翻车机低速运行阶段，翻车机高速运行时自由停车的制动效果不甚理想。因此，将翻车机紧急停车和故障停车区分开，将ACS800多传动停止信号OFF3的优先级提前，发生紧急停车要求时只响应OFF3，不响应OFF2，使变频器按照斜坡受控停车，则可大大降低急停制动距离，继而制定翻车机急停改造方案。
2.3翻车机改进方法
（１）将翻车机电机转子回路串频敏电阻调速控制改为电压源型变频器调速控制。（２）将翻车机在翻车过程中压车、靠车改为液压控制。翻车机安装油泵电机和液压电磁阀。控制系统、动力系统、执行机构环环相扣，一旦出现故障全部停止运行。翻车机压车缸由４个液压缸组成，作用是将车辆压住。靠车缸组由４个液压缸组成，作用是夹紧车辆，在翻车过程中支承车辆重量，减小冲击力。在翻车过程中，翻车机靠板向车邦移动，当靠板与车邦接触，限位开关发出信号给ＰＬＣ控制系统，靠板停止运动。翻车机慢速起动，当翻车机翻转至３５°左右时，夹紧装置将车箱夹紧，在翻转至７０°左右时，进行油路压力检测，若车辆未夹紧则停止翻转并反转返回零位。翻车机卸料时夹紧油缸伸长约１５ｍｍ，用以释放车辆弹簧中储存的能量。翻车机翻转至１６５°时减速、制动，然后反转返回零位，接近零位时翻车机转速降至１／６～１／５额定转速，呈爬行状平稳回零。在翻车机反转距零位４０°左右时，夹紧装置开始向上摆动松开车辆，当翻车机返回零位时，夹紧装置返回原位停止摆动。翻车机停稳后，靠板撤离车邦。机车将翻车机内的空车推出平台，机车入下一辆重车，至此完成一个工作循环。（３）将昆腾ＰＣ９８４控制系统改为西门子Ｓ７－３００ＰＬＣ。Ｓ７－３００（ＣＰＵ ３１５－２ＤＰ）作为主站，３个ＥＴ２００ＭＩ／Ｏ为从站，配以Ｐｒｏｆｉｂｕｓ网络，组成ＰＬＣ控制系统，采用Ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ＤＰ协议。Ｓ７－３００主站ＣＰＵ上的ＤＰ口可直接与远程Ｉ／Ｏ从站ＥＴ２００Ｍ的通信模块ＩＭ１５３－１（４）通过Ｐｒｏ－ｆｉｂｕｓ网络连接。ＥＴ２００Ｍ远程站可在电磁站内就近安装，通过一根通信电缆就可以把现场信号送到主机ＰＬＣ。ＰＬＣ控制系统与操作员站之间通过网卡、交换机用电缆相连，采用ＴＣＰ／ＩＰ协议通信。
2.4翻车机双绝对值编码器的设计
翻车机出入端驱动各安装1台绝对值编码器，避免因角度编码器故障导致翻车机无法正常运行。采用双绝对值编码器共同检测翻车机翻转角度，互为备用。2个编码器都正常时，PLC读取2个编码器的角度值取平均值参与联锁控制。某个编码器有故障时，靠另1个正常的编码器检测翻转角度，保证翻车机正常运行。在翻车机操作界面添加编码器故障报警提醒功能，提醒操作人员检查更换已损坏的编码器。2个编码器之间相互校正，两者之间检测角度大于设置的限值时，翻车机紧急停机，安全制动器和工作制动器紧急抱闸并发出报警，防止翻车机出入端驱动的不同步引起机损事故，进一步提升系统稳定性和可靠性。
结语
翻车机系统制动控制关键参数优化完成之后，翻车机重载快速倾翻紧急停车时，从信号触发到完全停车，由之前需要继续翻转30°大幅缩小到5°左右，降幅在80%左右，实现了翻车机紧急状况下的快速停车。定位车减速制动阶段的振动明显减弱，定位车与运煤车间的机械冲击得到了有效抑制，解决了定位车与运煤车在减速制动阶段速度不同步的问题。项目的实施有效改善了翻车机系统的运行稳定性和安全性，具有广泛的通用性和推广使用价值。
参考文献：
［1］韩士红，王丹丹.黄骅港卸车流程节能优化［J］.港口科技，2011（11）：20-23+43.
［2］韩士红，张军辉，刘永昌.黄骅港翻车机系统生产工艺优化［J］.港口科技，2008（5）：19-25.