2號帶斗門式起重機（SU2，500Uh）電控采用繞線式異步電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。因調(diào)速電阻發(fā)熱嚴(yán)重，導(dǎo)致環(huán)境溫度迅速上升，綜合性能指標(biāo)差，效率低；異步電機集電環(huán)和電刷，要求定期維護(hù)；大量的繼電器、接觸器的故障頻繁，維護(hù)量大；電氣制動采用渦流電機制動，動態(tài)性能差、耗能高。可編程控制器為日立20世紀(jì)80年代的產(chǎn)品，只能處理開關(guān)量，掃描時間長，為此，決定對該設(shè)備進(jìn)行升級改造。
一、帶斗門機的運行特點
1．門機在啟動時，啟動轉(zhuǎn)矩）150％額定轉(zhuǎn)矩。
2．當(dāng)抓斗下降時，電機處于再生發(fā)電狀態(tài)，其能量要向電源側(cè)回饋。
3．在抓斗滿載突然打開和由空載挖煤時，負(fù)載會急劇變化。
4．電氣制動與機械制動之間切換不能平滑完成，時有墜斗現(xiàn)象。
5．變幅機構(gòu)的變幅巴桿嘴在35m處和9m處能準(zhǔn)確停止，在8m處能緊急停止。
6．通過觸點式手柄完成調(diào)速電阻切換，切換時電機電流突變，沖擊較大。
二、改造配置
        根據(jù)門機的運行待點，同時為了滿足門機高啟動轉(zhuǎn)矩、低速滿轉(zhuǎn)矩、快速的轉(zhuǎn)矩上升時間和抱閘順序控制功能的要求，選擇ABB的ACS600系列直接轉(zhuǎn)矩控制變頻器，為與其匹配選擇ABBAC80(Advance controller)PLC，組成一個多傳動控制系統(tǒng)。
1. AC80可編程控制器
AC80 PLC是專為傳動設(shè)計的，其CPU是16位模式的MC68360處理器，工作頻率25MHz，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的邏輯控制、開關(guān)量處理、數(shù)據(jù)通信等。通過電氣Module Bus與I/0模塊通信，也能通過DRIVEBUS傳動總線）控制最多達(dá)12個傳動機構(gòu)。用戶使用Function Chart Builde：軟件（以下簡稱FCB）對AC80進(jìn)行編程，AC80程序包括PC部分（程序部分）和DB部分（數(shù)據(jù)庫部分）。
2.NDBU-85總線適配器
總線適配器與AC80和各傳動機構(gòu)之間通過光纜組成星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用戶可以通過適配器上的撥碼開關(guān)設(shè)定各傳動點在適配器上的通道號和數(shù)據(jù)傳輸速率，傳輸速率可達(dá)4Mbit/s。
3.ACS600晶閘管供電單元（TSU）
如圖2所示，晶閘管供電單元主要是兩個六脈波晶閘管橋組成。正橋?qū)⑷嘟涣麟娹D(zhuǎn)換成直流電，然后通過中間的直流環(huán)節(jié)將電能輸送給傳動部分（逆變器）。無論何時需要將多余的電機制動能量反饋回給電網(wǎng)時反橋就會將直流電轉(zhuǎn)換成交流電。
4.ACS600逆變器
ACS600逆變器是通過交流電機定子磁通來直接控制電機的轉(zhuǎn)矩。如圖3所示，根據(jù)電機定子磁通和轉(zhuǎn)矩的計算值來實現(xiàn)功率器件的開關(guān)控制，采用了高性能的數(shù)字信號處理器（DSP），可快速實現(xiàn)功率器件開關(guān)信號的選擇。用戶通過Drive window軟件和CDP312控制盤對逆變器進(jìn)行調(diào)試、參數(shù)設(shè)置及故障跟蹤等。逆變器將直流電根據(jù)AC80的控制指令轉(zhuǎn)換成交流電輸出到電機，在抓斗下降過程中將電機制動產(chǎn)生的能量整流成直流送回直流母排回饋給供電單元。
為了保證準(zhǔn)確定位變幅距離，在原來凸輪限位的基礎(chǔ)上加裝了絕對值編碼器和光電感應(yīng)開關(guān)，保證該機構(gòu)安全穩(wěn)定運行。
三、調(diào)試方法
調(diào)試主要步驟如下：
1．將PC機通過RS-232接口與PLC上的Service口連接。采用FCB軟件定義PLC的UO地址，根據(jù)門機的運行特性和控制工藝編寫控制程序；編寫好的程序存儲在PLC的FPROM內(nèi)，PLC再將程序從FPROM中讀至RAM中運行。
2．設(shè)定各傳動機構(gòu)在PLC中的地址。在程序的DB部分用DRB00模塊定義傳動點在DRIVEBUS上的地址，最多可以定義12個地址。
3．逆變器參數(shù)的設(shè)定。在電機投入運行之前需要對它進(jìn)行識別運行，識別運行完成后，變頻器根據(jù)識別的參數(shù)建立電機的數(shù)字模型，并根據(jù)模型對電機進(jìn)行控制。
四、改造效果
改造后的門機有以下特點：
1．電動機機械特性變硬，定位精確，提高了卸船效率。
2．運行，啟、制動平穩(wěn)，加、減速時沖擊減小，安全性提高，延長了機械的使用壽命。
3．拆除渦流制動裝置，電氣制動由變頻器實現(xiàn)，降低了能耗，同時也減少了維護(hù)量。
4．機械制動在電機速度接近零速時投入，所以機械剎車的制動片壽命大大延長。
5．將原來的繞線異步電機的調(diào)速電阻拆除；短接集電環(huán)改作鼠籠電機使用，節(jié)約了更換電機的成本。
6．減少大量交流接觸器，實現(xiàn)無級調(diào)速。
7．結(jié)合PLC及變頻器自身的保護(hù)、檢測、故障報警等強大的功能，提高電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
       經(jīng)過現(xiàn)場分別檢測SU2的變幅、起升、開閉的穩(wěn)定性，抓斗額定負(fù)荷16t，設(shè)定超負(fù)荷能力為120%，當(dāng)負(fù)荷達(dá)到110%×l6t時報警，達(dá)到 118%×l6t一擋起升1.5s停止起升，抓斗超負(fù)荷保護(hù)實現(xiàn)準(zhǔn)確數(shù)字化。在抓斗滿負(fù)荷三擋起升下降時能準(zhǔn)確停止，無墜斗現(xiàn)象。抓斗、變幅加速減速平穩(wěn)，基本實現(xiàn)無級調(diào)速。變幅鶴嘴準(zhǔn)確停止在9m，到目前尚未發(fā)現(xiàn)一起因變幅沖8m造成的故障維修。
        經(jīng)過現(xiàn)場實驗方法分別檢測SU2的變幅、起升、開閉的穩(wěn)定性，抓斗超負(fù)荷保護(hù)實現(xiàn)準(zhǔn)確數(shù)字化。在抓斗滿負(fù)荷三檔起升下降時能準(zhǔn)確停止，無墜斗現(xiàn)象。抓斗、變幅加速減速平穩(wěn)，基本實現(xiàn)無級調(diào)速。變幅鶴嘴準(zhǔn)確停止在9m，到目前尚未發(fā)現(xiàn)一起因變幅沖8m造成的故障維修。改造后實現(xiàn)能量回饋，比原來系統(tǒng)省電30%。改造前的系統(tǒng)需要每個季度更換一次主接觸器和輔助接觸器的觸頭，這些觸頭費用昂貴并且安裝時消耗大量人力，維護(hù)花費達(dá)到30000元/月。改造后只需要對變頻器定期清理維護(hù)，節(jié)省了維護(hù)成本，經(jīng)統(tǒng)計每個季度可節(jié)省成本12萬多元。      

         比較徹底地改變這三大機構(gòu)由于控制方式上的缺陷，引發(fā)故障率高，能耗高的技術(shù)難題。