武漢天興洲長江大橋為公鐵兩用橋，位于長江二橋下游9.5km處，正橋全長4957m，其中南汊主橋為主跨504m的雙塔三索面的斜拉橋，在我國實現(xiàn)了公鐵兩用大橋主跨從300m到500m級的飛躍。大橋上層為公路，按6車道公路設(shè)計，公路時速80km；下層為鐵路――2線I級鐵路干線和2線鐵路客運專線，鐵路客運專線設(shè)計時速超過250km，為我國第一座能夠滿足高速鐵路運營的大跨度斜拉橋。該橋可承載2萬t的載荷，是世界上載荷最大的公鐵兩用橋。
　　大橋建設(shè)規(guī)模宏大，技術(shù)含量高，設(shè)計施工采用了多項新技術(shù)和新工藝，如主梁首次采用了三主桁板桁結(jié)合鋼桁梁。針對建橋的新技術(shù)和新工藝，研制了一批建橋裝備用于大橋建設(shè)，這批設(shè)備的電氣控制方面也運用了多項新技術(shù)，本文就該橋使用的120t桅桿起重機的電氣系統(tǒng)作一介紹。
　　1、鋼梁架設(shè)方案
　　鋼桁架設(shè)常規(guī)做法為逐根桿件安裝，但武漢天興洲長江大橋工期非常緊，采用桿件安裝的方法，橋上工作量大，質(zhì)量保證措施復(fù)雜。為減少橋上工作量、縮短工期。采用整節(jié)段加局部散拼裝方案。全橋共78個節(jié)段，其中整節(jié)段吊裝為52段，其余節(jié)段散拼。
　　受空間及起重能力的限制，墩頂起步節(jié)間鋼梁架設(shè)無法使用整節(jié)段提升架設(shè)，只能采用桿件散拼辦法。施工方案采用水上120t桅桿起重機在墩旁支架上逐根逐節(jié)拼裝，輔以縱移措施完成墩頂4個節(jié)間鋼梁的安裝。墩頂4個節(jié)間安裝完成后，再利用120t桅桿起重機拼裝2臺700t架梁起重機，后續(xù)節(jié)段用該機直接從運輸船上整節(jié)段提升安裝。
　　2、120t桅桿吊電氣系統(tǒng)
　　2.1 電力驅(qū)動系統(tǒng)
　　該機的電力驅(qū)動系統(tǒng)中的主起升系統(tǒng)、變幅系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)均采用變頻驅(qū)動方式，選用日本安川系列變頻器。電氣系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　(1)主起升機構(gòu)驅(qū)動。
　　主起升機構(gòu)驅(qū)動采用了1臺YZPF280M-6型變頻電機，功率為75kW，由1臺變頻器控制。變頻器選用日本安川公司G7系列CIMR-G7A4110型，其速度初步設(shè)定為20%、50%和100%的額定速度(可根據(jù)現(xiàn)場情況凋整速度)。
　　(2)變幅系統(tǒng)驅(qū)動。
　　變幅機構(gòu)驅(qū)動采用了1臺YZPF280M-6型變頻電機，功率為75kw，由1臺變頻器控制。因主起升機構(gòu)的電機與變幅機構(gòu)的電機型號相同，且主起升機構(gòu)和變幅機構(gòu)不需要同時動作，故采用與主起升機構(gòu)共用1臺變頻器的方式，變幅機構(gòu)電機設(shè)為第二電機參數(shù)。
　　(3)回轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動。
回轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動采用了2臺YZPF200L1-4型變頻電機，功率為30kW，由1臺變頻器來控制。變頻器選用日本安川公司F7系列CIMR-F7B4075型，其速度初步設(shè)定為20%、50%和100%的額定速度(可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整速度)。
　　2.2電氣控制系統(tǒng)
　　系統(tǒng)的控制部分采用西門子S7-200系列可編程控制器來實現(xiàn)，替代傳統(tǒng)的繼電器控制，具有控制先進(jìn)、可靠性高、編程和修改方便等特點。PLC是整個凋速系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)對系統(tǒng)所有的輸人、輸出控制點和運算的控制，同時PLC具備強人的故障診斷和判斷功能，能夠準(zhǔn)確可靠地監(jiān)控系統(tǒng)運行，并負(fù)責(zé)與人機界面的通訊。
　　該機PLC的中央處理單元型號為CPU224，另有1臺數(shù)字量16輸/16輸出擴展模塊，型號為EM223，1臺數(shù)字量8輸入擴展模塊，型號為EM221。PLC的輸入控制點輸入電壓為DC24V，輸入信號包括：主令控制器信號、各變頻器故障及制動信號、各限位開關(guān)信號、安全信號(如超載信號和大風(fēng)報警信號)。PLC的輸出控制點輸出電壓為AC220V，輸出信號包括：變頻器控制端子信號、各制動信號、報警信號。
　　3、變頻器在各系統(tǒng)中的應(yīng)用
　　3.1 變頻器在主起升/變幅系統(tǒng)中的應(yīng)用
　　(1)變頻器的選用。
　　變頻器應(yīng)滿足起升系統(tǒng)的運行特點，即具有高啟動轉(zhuǎn)矩、低速滿轉(zhuǎn)矩、快速的轉(zhuǎn)矩上升時間和制動順序控制等功能的高性能工程型變頻器，并且?guī)в嗅槍ζ鹕龣C構(gòu)的起重控制板。起升系統(tǒng)的慣量較小，負(fù)載變化較人，屬于位能性負(fù)載。為了獲得快速的動態(tài)響直，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的快速凋節(jié)，獲得理想的動態(tài)性能，故采用矢量控制方式。因為現(xiàn)場不需要較大的調(diào)速比，所以選用矢量開環(huán)控制方式。
　　(2)變頻器控制。
　　采用端子控制方式。PLC的輸出指令通過中間繼電器傳遞給變頻器的外部控制端子，通過外部端子閉合的組合，控制變頻器輸出的頻率和電機的正反轉(zhuǎn)。變頻器接線電路如圖2所示。

　　如圖2所示，主起升電機和變幅電機共用1臺變頻器，平時交流接觸器KM11處于閉合狀態(tài)，KM12處于斷開狀態(tài)，主起升電機接人變頻器；當(dāng)變幅機構(gòu)工作時，首先KM12閉合、KM11斷開，此時變幅電動機接人變頻器，同時，變頻器外部端子S10和SC閉合，給變頻器第二電機參數(shù)信號，變頻器按第二電機參數(shù)工作。
　　中間繼電器K1閉合時。為起升/減幅工作，K2閉合時，為下降/增幅工作；K1閉合而K2斷開時，為1擋速度，K1斷開而K2閉合時，為2擋速度，K1和K2同時閉合時，為3擋速度。因該變頻器是專門針對起升機構(gòu)的，所以對制動時序要求很嚴(yán)，需要外部給予制動的確認(rèn)信號，這個信號由電機所帶制動器的控制接觸器輔助觸點來提供，當(dāng)控制制動器的接觸器閉合時，S5和SC導(dǎo)通，即為制動確認(rèn)信號。