西门子simotion控制器多轴冗余技术在港口机械上的应用

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1、西门子Simotion控制器多轴冗余技术在港口机械上的应用丁立基顾晓骏张建阅周颖达上海振华重工集团电气公司上海201300摘要:为了提高港口机械机设备的可靠性，驱动器冗余功能被世界各地码头所青睐。从硬件组成和软件配置2方面讲述了通过Simotion软件轴来实现驱动器多切换多冗余功能的具体方式。关键词:冗余;软件轴(TO);驱动对象(DO);驱动器;切换;SMC30中图分类号:TP273;U653.921文献标识码:A文章编号:1001－0785(2014)02－0040－03Abstract:Toimpr

2、overeliabilityoftheportmachinery，redundancyfunctionofthedrivegainsgreatpopularityinwharfsallovertheworld．Thepaperdescribesthespecificmethodforrealizingmulti－switchingmulti－redundancyfunc-tionthroughSimotionsoftwareaxisintheaspectsofhardwarecompositionands

3、oftwareconfiguration．Keywords:redundancy;softwareaxis(TO);drivingobject(DO);drive;switching;SMC30港口机械行业中在不影响工作效率的前提下，为了节约起重机设备的硬件成本，岸边集装箱起重机(以下简称岸桥)通常采用起升/大车切换，小车/俯仰切换的主驱动方式。此驱动方式的缺陷在于，当系统中有一个驱动器瘫痪的情况下，某个机构只能以较低效率工作甚至停机。而驱动器的冗余功能则弥补了这一问题，大大提高了港机设备运行的可靠性，并

4、保证了设备的装卸效率。随着全新西门子驱动系列的诞生，驱动器冗余功能也被越来越多的国内外用户所青睐。本文针对现有威廉港项目的实施情况做简明的阐述和说明。1威廉港桥式起重机的特殊要求在威廉港桥式起重机(以下简称桥机)的应用中，不仅要求起升1、起升2能够实现单机构的高速运行，小车、俯仰、大车1、大车2还必须实现多机构的切换和相互冗余功能。由于新系统采用Simotion软件轴来实现矢量控制，即对一个机构而言，共存在软件轴(TO)与驱动对象(DO)2个控制对象。于是，威廉港桥机驱动系统的复杂性就大大增加了。相比以往

5、系统软件中只有起升、小车、俯仰、大车4个软件对象，本项目中则存在起升1、起升2、小车、小车(备用)、俯仰、俯仰(备用)、大车1、大车1(备用)、大车2、大车2(备用)共10个软件轴(TO)。与此同时，还要通过软件轴实现对起升1，起升2，T/B/G1/G2，G1/T，G2/B共5个硬件驱动对象(DO)的控制，其复杂性和技术难度高。2驱动系统的硬件设计如图1驱动单线图所示，系统中采用3个进线整流柜设计。由于主起升机构在单电机方式下依然允许高速运行，故主起升机构采用4个驱动器，并分成2组并行驱动起升电机;小车

6、、俯仰机构采用单驱动器切换驱动;大车机构22个电机分成2组由大车1、大车2的两个驱动器分别驱动。由于此前提到小车、俯仰、大车1、大车2具有相互冗余功能，即小车驱动器必须作为任意一个大车驱动器的冗余驱动器，同时大车1、大车2驱动器也能作为小车驱动器的冗余驱动器并分别驱动小车和俯仰。因此，对于小车驱动器，从电机主接触器的硬件设计上，需要实现小车、俯仰、大车1和大车2的4机构切换;对大车的2个驱动器来说，则需分别实现大车1和小车、大车2和俯仰的2机构切换功能。3多轴切换的软件实现针对上述情况的特殊工况，在驱动编

7、程软件—40—《起重运输机械》2014(2)图1驱动单线图图2HOIST报文配置图3TBG报文配置SimotionScout中，对于起升2个DO，需分别配置Hoist_1和Hoist_2的两个TO，见图2HOIST报文配置。对于小车的DO，见图3TBG报文配置，需对应配置4个TO:Trolley_1、Boom_1、Gantry_1_Spare、Gantry_2_Spare。对于大车1的DO(Gantry_1)，需配置2个TO:Gantry_1、Trolley_1_Spare。对于大车2的DO(Gantr

8、y_2)，需配置2个TO:Gantry_2、Boom_1_Spare。其中，Spare指此软件轴TO作为冗余使用。1)正常情况下DO:Trolley_1是采用TO:Trolley_1和Boom_1轴切换的运行方式，TO:Gantry_1控制DO:Gantry_1，TO:Gantry_2控制DO:Gantry_2。2)T/B驱动器不工作时大车1驱动器则立刻作为小车电机的备用驱动器，通过TO:Gantry_1和Trolley_1