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江蘇吉泰科電氣股份有限公司
摘要：介紹了吉泰科GK800驅(qū)動(dòng)器在雙卷揚(yáng)機(jī)倉庫大門上兩臺(tái)電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)同一負(fù)載的應(yīng)用， GK800驅(qū)動(dòng)器采用特有的負(fù)載分配功能，滿足多電機(jī)驅(qū)動(dòng)同一負(fù)載的特殊工藝要求。
關(guān)鍵詞：卷揚(yáng)機(jī) GK800驅(qū)動(dòng)器 負(fù)荷平均 負(fù)載分配
一、 引言
卷揚(yáng)機(jī)（又稱絞車）是由機(jī)械動(dòng)力驅(qū)動(dòng)卷筒、卷繞繩索來完成牽引工作的裝置。可以垂直提升、水平或傾斜拽引重物。目前卷揚(yáng)機(jī)以電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)為主。
電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)由電機(jī)，聯(lián)軸節(jié)，制動(dòng)器，齒輪箱和卷筒組成。電機(jī)有單電機(jī)驅(qū)動(dòng)或雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種情況。雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)不僅要求。電機(jī)低頻輸出大力矩，運(yùn)行穩(wěn)定；而且要求兩電機(jī)實(shí)時(shí)同步速度運(yùn)行，負(fù)載分配均衡；保證重物運(yùn)行平穩(wěn)，不能發(fā)生傾斜，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命。
二、 吉泰科GK800驅(qū)動(dòng)器特點(diǎn)
1. 豐富的控制功能：
GK800驅(qū)動(dòng)器具無PG和有PG速度矢量控制，轉(zhuǎn)矩控制和位置控制，支持同步電機(jī)和異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以滿足各行業(yè)的驅(qū)動(dòng)控制高端需求。在雙卷揚(yáng)機(jī)倉庫大門控制中，分別采用有PG速度矢量控制和閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制方式來驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)，充分顯現(xiàn)了GK800驅(qū)動(dòng)器低頻高轉(zhuǎn)矩（0Hz 200%轉(zhuǎn)矩），速度和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快、控制精度高的特性。并且GK800驅(qū)動(dòng)器特有的抱閘控制功能保證卷揚(yáng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，有足夠的提升轉(zhuǎn)矩，又不會(huì)因?yàn)槎罗D(zhuǎn)而報(bào)過流，解決了停機(jī)時(shí)負(fù)載下溜問題。原理如下：
2. 技術(shù)參數(shù)
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運(yùn)
行
控
制
特
性
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控制方式
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V/F控制
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無PG矢量控制1
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無PG矢量控制2
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有PG矢量控制
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啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩
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0.5Hz 180%
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0.5Hz 180%
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0.25 180%
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0Hz 200%
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調(diào)速范圍
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1:100
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1:100
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1:200
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1:1000
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穩(wěn)速精度
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±0.5%
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±0.5%
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±0.2%
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±0.2%
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速度波動(dòng)
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無
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±0.3%
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±0.3%
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±1%
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轉(zhuǎn)矩控制
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無
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無
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有
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有
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轉(zhuǎn)矩控制精度
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無
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無
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±5%
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±5%
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轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間
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無
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無
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＜10ms
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＜5ms
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定位精度
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無
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無
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無
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±四分之一線脈沖
內(nèi)部自動(dòng)補(bǔ)償，無累積誤差
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3. 強(qiáng)大的通訊功能：
GK800驅(qū)動(dòng)器集成有標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議，可擴(kuò)展PORFIBUS-DP協(xié)議和CANopen協(xié)議；方便的實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)遠(yuǎn)程通訊。
三、 現(xiàn)場(chǎng)情況介紹
• 倉庫大門重量約81噸 。
• 兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)分別在大門兩端共同驅(qū)動(dòng)，電機(jī)功率55KW/臺(tái) 。
• 要求：大門提升和下降兩端同步，不允許有速差，電機(jī)出力均勻，否則不僅會(huì)造成電機(jī)和大門的損壞，并且存在重大安全隱患。
• GK800控制方式：使用GK800驅(qū)動(dòng)器特有的負(fù)荷分配功能，分別由兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)器控制兩臺(tái)電機(jī)同步運(yùn)行，保證速度同步。
• 上位由PLC控制邏輯動(dòng)作及處理各傳感器信號(hào)，并讀取驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)器通過Modbus和PLC通訊。
四、 控制方案的選擇
1. 初期用戶提出采用兩臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)速同步跟隨方案：兩臺(tái)電機(jī)，一主，一從，通過編碼器發(fā)脈沖做電機(jī)轉(zhuǎn)速同步。此方案是對(duì)電機(jī)輸出軸做轉(zhuǎn)速同步，忽略的電機(jī)軸之后的減速機(jī)及機(jī)械誤差；如果電機(jī)軸之后的減速機(jī)及機(jī)械精度有誤差，在最終控制端大門上的速度誤差會(huì)放大，隨著運(yùn)行時(shí)間增加誤差會(huì)累積，最終結(jié)果是兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)速度控制上會(huì)有很差異，不能同步，并導(dǎo)致一臺(tái)電機(jī)電流過大，另一臺(tái)電機(jī)無負(fù)載的情況。如圖一所示：
2. 經(jīng)過對(duì)實(shí)際工況的分析，最后我們確定使用GTK800特有的負(fù)載分配功能。具體方案：兩臺(tái)電機(jī)，一主，一從，主機(jī)做有PG速度矢量控制，從機(jī)做閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制。運(yùn)行時(shí)，主機(jī)將輸出轉(zhuǎn)矩傳遞給從機(jī)作為從機(jī)轉(zhuǎn)矩給定，從機(jī)會(huì)根據(jù)主機(jī)轉(zhuǎn)矩自動(dòng)調(diào)整自身轉(zhuǎn)速，來適應(yīng)主機(jī)轉(zhuǎn)矩，達(dá)到轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的平衡，自動(dòng)補(bǔ)償由于機(jī)械而產(chǎn)生同步誤差。如圖二
通過實(shí)踐證明，此方案保證了大門兩邊達(dá)到真正的速度同步，使兩臺(tái)電機(jī)負(fù)載均衡，達(dá)到圖三的效果。在多次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，大門開啟和關(guān)閉的過程平穩(wěn)，無下溜現(xiàn)象，無傾斜，速度穩(wěn)定，在運(yùn)行過程中，兩臺(tái)55KW電機(jī)電流誤差在1A以內(nèi)，頻率差額1.3Hz(機(jī)械誤差導(dǎo)致)。
五、 驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置
1) 主機(jī)參數(shù)設(shè)置如下：
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參數(shù)號(hào)
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參數(shù)含義
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參數(shù)
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A0-09
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有PG速度矢量控制
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3
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b0-01
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頻率主給定
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2
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b1-00
|
運(yùn)行命令給定方式為端子
|
1
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b1-18
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選擇開啟能耗制動(dòng)
|
1
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b2-01
|
加速時(shí)間（秒）
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6.00
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b2-02
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減速時(shí)間（秒）
|
6.00
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C0-01
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端子X1功能為電機(jī)正轉(zhuǎn)
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3
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C0-02
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端子X2功能為電機(jī)反轉(zhuǎn)
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4
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C1-02
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繼電器1功能選擇為抱閘控制
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27
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C3-00
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AO1輸出
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2
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C3-01
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AO2輸出
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4
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d0-00到d0-06為電機(jī)參數(shù)，通過d0-22進(jìn)行電機(jī)辨識(shí)
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D6-00
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編碼器選擇為編碼器1（本機(jī)內(nèi)置編碼器接口）
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0
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D6-01
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編碼器線數(shù)
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1024
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D6-02
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編碼器方向，無需設(shè)置，帶編碼器辨識(shí)電機(jī)時(shí)會(huì)自動(dòng)判斷方向，自動(dòng)設(shè)置
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E0-05
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抱閘功能開啟
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1
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E0-06
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抱閘松開頻率
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2.00
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E0-07
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抱閘松開電流
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110
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E0-08
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抱閘松開動(dòng)作時(shí)間
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0.7
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E0-09
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抱閘吸合頻率
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2
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E0-10
|
抱閘吸合等待時(shí)間
|
0.00
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E0-11
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抱閘吸合動(dòng)作時(shí)間
|
0.7
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2) 從機(jī)參數(shù)設(shè)置如下：
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參數(shù)號(hào)
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參數(shù)含義
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參數(shù)
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|
A0-09
|
有PG矢量控制
|
3
|
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b1-00
|
運(yùn)行命令給定方式為端子
|
1
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|
b1-18
|
選擇開啟能耗制動(dòng)
|
1
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|
b2-01
|
加速時(shí)間（秒）
|
6.00
|
|
b2-02
|
減速時(shí)間（秒）
|
6.00
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C0-01
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端子X1功能為電機(jī)正轉(zhuǎn)
|
3
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C1-02
|
繼電器1功能選擇為抱閘控制
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27
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|
d0-00到d0-06為電機(jī)參數(shù)，通過d0-22進(jìn)行電機(jī)辨識(shí)
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d2-00
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選擇電機(jī)控制方式為轉(zhuǎn)矩控制
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1
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|
d2-19
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轉(zhuǎn)矩給定
|
2
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d2-21
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速度正轉(zhuǎn)限制給定
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1
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d2-22
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速度反轉(zhuǎn)限制給定
|
1
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D6-00
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編碼器選擇為編碼器1（本機(jī)內(nèi)置編碼器接口）
|
0
|
|
D6-01
|
編碼器線數(shù)
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1024
|
|
D6-02
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編碼器方向，無需設(shè)置，帶編碼器辨識(shí)電機(jī)時(shí)會(huì)自動(dòng)判斷方向，自動(dòng)設(shè)置
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E0-05
|
抱閘功能開啟
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1
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|
E0-06
|
抱閘松開頻率
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2.00
|
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E0-07
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抱閘松開電流
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110
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E0-08
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抱閘松開動(dòng)作時(shí)間
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0.7
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E0-09
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抱閘吸合頻率
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2
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E0-10
|
抱閘吸合等待時(shí)間
|
0.00
|
|
E0-11
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抱閘吸合動(dòng)作時(shí)間
|
0.7
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六、 結(jié)論
GK800驅(qū)動(dòng)器特有的負(fù)載分配功能保證了兩臺(tái)電機(jī)的速度同步和負(fù)載有效的平均分配，延長(zhǎng)了電機(jī)和大門的使用壽命。本設(shè)備自2012年8月調(diào)試完成至今運(yùn)行穩(wěn)定，獲得用戶肯定和好評(píng)。
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