ＰＬＣ、變頻器在３２／１０ｔ起重機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘 要】對起重機(jī)在工廠中的實(shí)際應(yīng)用和運(yùn)行特點(diǎn)以及控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀、存在的問題進(jìn)行了研究分析，并介紹了PLC在起重機(jī)電氣保護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】起重機(jī)；研究分析；應(yīng)用

Application of PLC, transducer in 32/10 t derrick control system

Hu Guo-ning

(Shandong Wansida group Jinan Shandong 250014)

【Abstract】Derrick is in the factory of physically apply with the present condition, existence of the movement characteristics and the control system of the problem carried on research analysis, and introduced PLC in the application in the derrick electricity protection system.

【Key words】Derrick; Research and analysis; Application

1. 前言

橋式起重機(jī)是一種用來起吊、放下和搬運(yùn)重物并使重物在一定距離內(nèi)移動(dòng)的起重搬運(yùn)設(shè)備，在生產(chǎn)過程中起著重要作用。本文是對起重機(jī)在工廠中的實(shí)際應(yīng)用和運(yùn)行特點(diǎn)以及控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀、存在的問題進(jìn)行研究分析后，詳細(xì)闡述了PLC在起重機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用原理和應(yīng)用原則，利用PLC在起重機(jī)的運(yùn)行控制系統(tǒng)中對繼電器、接觸器的代替，給出了基于PLC的起重機(jī)電氣線路原理圖設(shè)計(jì)，極大的提高并滿足了起重機(jī)在特殊條件下的控制要求，改善了起重機(jī)在特殊環(huán)境下的運(yùn)行性能；詳細(xì)闡述了交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于起重機(jī)時(shí)的電動(dòng)機(jī)、變頻器及其制動(dòng)方式的選型原則，以及變頻器對調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行的改造；概述了PLC在變頻調(diào)速中的靈活應(yīng)用。本文還簡要介紹了PLC在起重機(jī)電氣保護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工廠車間起重機(jī)的安全、高效、平穩(wěn)運(yùn)行, 達(dá)到了節(jié)能降耗和減少故障的目的。

2. 當(dāng)前起重機(jī)控制的現(xiàn)狀及存在的問題

據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，目前我國橋式起重機(jī)大多分為起重機(jī)升降、小車、大車三部份。其中32/10t起重機(jī)升降由一臺45KW繞線式異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)(主鉤)和一臺15KW繞線式異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)(副鉤)，大車由兩臺7.5KW繞線式異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、小車由一臺5.5KW繞線式異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。在原傳動(dòng)控制中，其一采用轉(zhuǎn)子串接電阻的調(diào)速方式（也是有級調(diào)速）. 但因?yàn)椴荒芨淖兺睫D(zhuǎn)速，致使傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械特性較差，從而使速度的穩(wěn)定性和調(diào)速精度很差，所串電阻長期發(fā)熱浪費(fèi)能量。其二由于工作環(huán)境差,粉塵和有害氣體對電機(jī)的集電環(huán)、電刷和接觸器腐蝕性大，加上工作任務(wù)重,實(shí)際過載率高,由于沖擊電流偏大,容易造成電動(dòng)機(jī)觸頭燒損、電刷冒火、電動(dòng)機(jī)及轉(zhuǎn)子所串電阻燒損和斷裂等故障, 影響現(xiàn)場生產(chǎn)和安全,工人維修量和產(chǎn)生的維修費(fèi)用也很高。綜上所述原設(shè)備存在的主要缺點(diǎn)如下：（1） 拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量大，起動(dòng)時(shí)電流對電網(wǎng)沖擊大，設(shè)備沖擊嚴(yán)重、噪音大。由于負(fù)載的變化、軌道的平整度、電動(dòng)機(jī)參數(shù)的分散性等導(dǎo)致大梁扭動(dòng)和行車上的電控設(shè)備的震動(dòng)大。

（2） 起重機(jī)升降、小車、大車起動(dòng)、停止速度過快，而且都是慣性負(fù)載，機(jī)械沖擊也較大，機(jī)械設(shè)備使用壽命縮短，操作人員的安全系數(shù)較差，設(shè)備運(yùn)行可靠性較低。

（3） 由于電動(dòng)機(jī)一直在額定轉(zhuǎn)矩下工作，而每次升降的負(fù)載是變化的，因此容易造成比較大的電能浪費(fèi)。

（4） 起重機(jī)每天需進(jìn)行大量的裝卸操作，由于繞線式電機(jī)調(diào)速是通過電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的主要控制元件——交流接觸器或凸輪控制器來接入和斷開電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上串接的電阻，切換十分頻繁，在電流比較大的狀態(tài)下，容易燒壞觸頭。同時(shí)因工作環(huán)境惡劣，轉(zhuǎn)子回路串接的銅電阻因灰塵、設(shè)備振動(dòng)等原因經(jīng)常燒壞、斷裂。因而設(shè)備故障率比較高，維修工作量比較大。

（5） 在起重機(jī)起升的瞬間，升降電動(dòng)機(jī)有時(shí)會受力不均勻，易過載，直接造成電機(jī)損壞或者鋼絲繩斷裂。

（6） 為適應(yīng)起重機(jī)的工況，起重機(jī)的操作人員經(jīng)常性的反復(fù)操作，起重機(jī)的電器元件和電動(dòng)機(jī)始終處于大電流工作狀態(tài)，降低了電器元件和電動(dòng)機(jī)的使用壽命。

（7） 起重機(jī)工作的協(xié)調(diào)性主要靠操作人員的熟練程度。由于升降、大車、小車三個(gè)凸輪控制器之間沒有固定的聯(lián)系，在起重機(jī)工作時(shí)操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，容易疲勞，易產(chǎn)生誤操作。

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，在該起重系統(tǒng)加入了三菱PLC控制,以程序控制取代繼電器——接觸器控制，交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式采用變頻調(diào)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)的半自動(dòng)化控制，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

同時(shí)還提高了設(shè)備的檔次。由三菱可編程控制器控制三菱變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)，多段速運(yùn)行，一般采用6段速度運(yùn)行，從低到高自由切換?？蓪?shí)現(xiàn)有精確控制定位要求的作業(yè)； 軟啟動(dòng)、軟停止的功能降低了機(jī)械傳動(dòng)沖擊，可明顯改善鋼結(jié)構(gòu)的承載性能，延長了起重機(jī)的使用壽命。使用了三菱可編程控制器，不但簡化了控制電路，有效解決原電氣系統(tǒng)接線復(fù)雜問題，降低了系統(tǒng)故障機(jī)率，而且易維護(hù)； 通過三菱PLC實(shí)現(xiàn)了邏輯控制和時(shí)間參數(shù)的精確調(diào)整，同時(shí)也增加了系統(tǒng)的可靠，減少了故障率。

操作人員可通過操作臺，把控制命令輸入到三菱PLC ，然后用三菱PLC根據(jù)控制條件對三菱變頻器進(jìn)行控制，并在PLC中加入了限位，由于變頻調(diào)速系統(tǒng)具有體積小、通用性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、工作頻率高、保護(hù)性能完善、可靠性好、使用方便等卓越的性能而優(yōu)于以往的任何調(diào)速方式；變頻器上加了制動(dòng)裝置后使整機(jī)性能有較大的提高.如起升行走平滑,穩(wěn)定,被吊物件定位準(zhǔn)確.電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)，能200%力矩輸出，即使制動(dòng)器松動(dòng)或失靈時(shí)，也不會出現(xiàn)重物下滑，防止了溜鉤的出現(xiàn)，確保系統(tǒng)安全可靠； 加上三菱變頻器自身保護(hù)功能齊全,如過流,過載，過壓等都能及時(shí)報(bào)警及停止，減少了起重機(jī)故障，提高了安全性能。同時(shí)三菱變頻器具有限流作用，可以減少啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)沖擊，有利于車間內(nèi)其它設(shè)備正常運(yùn)行。

原拖動(dòng)系統(tǒng)是在運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行抱閘的，采用變頻調(diào)速后，可以在基本停住的狀態(tài)下進(jìn)行抱閘，閘皮的磨損情況大為改善；

節(jié)能效果十分可觀：繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子回路的外接電阻內(nèi)消耗大量的電能。采用變頻調(diào)速系統(tǒng)后，非但外接電阻內(nèi)消耗的大量電能可以完全節(jié)約，并且在起重機(jī)放下重物時(shí)，還可將重物釋放的位能反饋給電源。

［文章編號］1006-7619（2008）09-22-547

［作者簡介］胡國寧(1961.9- )，男，工程師。