塔机回转机构变频调速控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种塔机回转机构变频调速控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]目前，塔式起重机的回转机构是为塔机吊载行为改变作业旋转角度，增加作用范围提供水平旋转运动动力的传动装置，该装置主要由电机、减速箱、回转支承齿轮副、以及回转控制系统等构成，由于塔机回转带臂旋转范围大(通常旋转角度达2.5-3圈或者1080度)、转动惯量大运行速度变化快，在回转过程中对塔机产生的冲击比较大；且回转机构是塔机三大机构中工况最为复杂的一个，它不但受到吊重大小的影响，还要受到惯性力、风力的影响，特别是现在塔机起重臂设计得越来越长，所以对调速和控制系统的性能要求也就更高。回转机构常用的调速系统有:鼠笼式或绕线电机加液力耦合器，使起动、换速和停车减小冲击，但顺风时停车不方便，要打反车，这是最常用的一种调速方式；鼠笼式或绕线电机加涡流制动器，这种调速方式适用于一个回转机构上，对两个回转机构由于涡流制动器的特性差异较大，往往容易造成一个电机过载而损坏电机；鼠笼式电机加电磁联轴节(0MD)，采用调压调速，电机需采用力矩型电机定子调压或绕线电机转子串电阻方式。回转机构的特点是具有较大的惯性冲击，启动过快冲击大，停车和打反转都不允许过快过急，否则不仅运转不平稳，还会损坏机构。回转机构虽说都是相互独立，但却都是同样历经起动、加速、匀速、减速、慢就位的运行过程，为提高效率，操作者一般都会施以复合动作，如果传动方案及控制系统不科学合理、不协调匹配，势必会导致效率的低下，甚至还会影响设备的安全性。回转机构的调速性能直接影响塔机的整机工作稳定性；回转如果起动太快，或者减速太快都会使塔机发生较大振动，这样整个工作过程就不平稳，也让塔机司机情绪紧张，增加使用过程中的不安全因素。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种塔机回转机构变频调速控制系统及控制方法，采用电流控制无级调速方式，使塔机回转机构在司机操控下，可以平滑地从零速稳定地升到最高速度，从最高速度到零速调整也相同，这样就提高了塔机的整机工作效率和工作稳定性。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种塔机回转机构变频调速控制系统，包括联动台、限位信号采集装置、PLC控制器和变频器；其中:所述限位信号采集装置、变频器分别与PLC控制器相连，所述变频器分别与联动台和回转机构的回转电机连接，所述联动台、变频器、回转机构的回转电机、减速机和回转支承构成一个顺控回路。
[0005]进一步地，所述PLC控制器与回转机构的涡流制动器连接。
[0006]进一步地，所述回转电机和减速机分别为两个，构成双电机驱动。
[0007]进一步地，所述联动台还设置有电流调速模块，用于将联动台的手柄位置信息转换为4_20mA的电流信号，通过变频器模拟量输入端进入变频器，变频器编码分别对应输出0-50Hz之间的不同频率。
[0008]本发明还提供了一种塔机回转机构变频调速控制方法，包括如下步骤:
[0009]步骤一、限位信号采集装置将采集到限位信号传送给PLC控制器；
[0010]步骤二、PLC控制器进行判断并根据不同的判断结果发出不同的控制信号给变频器，使变频器带动回转电机执行向右或向左动作:
[0011](1)当塔机大臂向右旋转至右限位且回转电机正处于向右运行状态时，则PLC控制器发出信号，向右输出点切断输出，从而使变频器的正转方向输入切断，变频器停止运行，变频器输出控制的回转电机停止运转；
[0012](2)当塔机大臂向左旋转至左限位且回转电机正处于向左运行状态时，则PLC控制器发出信号，向左输出点切断输出，从而使变频器的反转方向输入切断，变频器停止运行，变频器输出控制的回转电机停止运转。
[0013]进一步地，所述变频器对回转电机的变速控制方法为:当回转电机的实际转速低于联动台手柄位置决定的预期速度时，变频器继续增加频率输出，使回转电机的实际转速继续增加；最终当回转电机的实际转速和联动台手柄位置决定的预期速度一致时，变频器频率输出稳定并保持；并且这种保持的频率和联动台手柄的位置是吻合的。
[0014]与现有技术相比，本发明的积极效果是:
[0015]1、联动台控制手柄位置决定输出电流的大小，并直接控制变频器频率输出。
[0016]2、电源输入后经变频器频率可以按照要求改变。
[0017]3、无级调速:增加调速的平滑性，增大调速范围，调速精度高，效率快；变速平稳、无冲击，可以大大改善回转机构和钢结构的使用情况，提高了塔机的运行安全性。
[0018]4、启动电流低、变速时电流变化不大，对工地电网冲击小，减轻了用户电网扩容的负担，节电效果明显。
[0019]5、易于实现过程自动化控制。
[0020]6、可选择设定调速范围，提高了塔机的工作效率，节能的调速方式，减少了系统运行能耗。
[0021]7、涡流单向制动，并且可以快速响应减速制动，和变频器减速双重配合，节能高效。
[0022]8、回转机构采用电流控制的变频调速可以设定比较低的就位速度，用于精确吊装。
【附图说明】
[0023]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
[0024]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]—种塔机回转机构变频调速控制系统，如图1所示，包括:联动台1、限位信号采集装置2、PLC控制器3、变频器4、涡流制动器5、回转电机6、回转电机7、减速机8、减速机9、回转支承10 ;典型的双电机构造，其中:
[0026]限位信号采集装置2、变频器4分别与PLC控制器3相连，联动台1、变频器4、涡流制动器5、回转电机6、回转电机7、减速机8、减速机9、回转支承10构成一个顺控回路；回转电机6、回转电机7、减速机8、减速机9、回转支承10为回转机构(双电机驱动加涡流制动)。
[0027]所述限位信号采集装置2是塔机设备运行过程中用于采集塔机机构运行状态的行程及极限限位保护的行程限位开关信号的装置；其构成包括:带连轴器的齿轮系，凸轮组，行程开关；通过齿轮系的变比关系把被控制对象的运行行程情况反馈到凸轮运转上，用凸轮的转动位置撞击行程开关，行程开关触点动作(开或闭)传递信号给控制器；其工作原理是:将限位信号采集装置安装在预先安排的位置，当装于起重机械运动部件上或因受力发生形变运动的模块撞击行程开关时，行程限位开关的触点动作，实现电路的切换。因此，限位信号采集装置是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。限位开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在塔机的回转控制电路中，用限位信号采集装置输入PLC，经PLC的逻辑运算控制输出回路来控制变频器输出，进而改变回转机构电机的速度，达到对回转机构的向右、向左限位保护作用和安全运行作用。
[0028]所述涡流制动器5是专门运用在塔机控制系统中控制回转电机涡流大小的装置。其工作原理如下:利用交直流整流原理，采用可靠的晶闸管电路，组成全波桥式结构，而通过对门极的控制能够使其导通；全波整流可以有效提升整流后的输出电压和输入电压的效率比，从而有效控制整流后的直流输出大小(即涡流大小)。先理解涡流的定义:由于当大块金属导体放在交变磁场中，金属中的自由电子会受到变化磁场产生的感应电动势的作用，从而在金属中形成涡流状的感应电流，成为涡旋电流，简称涡流。由楞次定律可知感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因，根据这个原理通过一些制动装置，形成制动效果。利用永磁体或电磁铁线圈产生电磁场，旋转导体在永磁体产生的磁场中做切割磁力线产生电涡流，电涡流在磁场下产生劳伦磁力，而劳伦磁力方向与导体运动方向相反。塔机回转电机电枢和电机高速轴连接，当回转电机顶部的电磁线圈通入直流电后，由于磁极存在，产生磁场，磁力线通过电枢，电枢随电机转动，切割磁力线，根据电磁感应原理，电枢中的涡流(电磁线圈通入的直流电)在励磁线圈所产生的磁场中运动(切