淺談起重機(jī)的PLC變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用

摘 要:起重機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的機(jī)械設(shè)備之一，它有著無可取代的地位。在整個(gè)起重機(jī)上，起升機(jī)構(gòu)是其最重要的組成部分，該機(jī)構(gòu)的調(diào)速性能對起重機(jī)的工作性能有著直接影響。以往傳統(tǒng)的起重機(jī)多采用的是調(diào)速控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在可靠性低、工作效率不高等缺點(diǎn)，從而使起重機(jī)的整體工作性能受到了極大的制約。為了有效地提高起重機(jī)的工作效率和可靠性，可將PLC變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用到起重機(jī)上?；诖它c(diǎn)，本文就起重機(jī)的PLC變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行淺談。

關(guān)鍵詞:起重機(jī) PLC 變頻調(diào)速系統(tǒng)

中圖分類號(hào):TH22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)08(a)-0100-011 PLC及變頻調(diào)速系統(tǒng)的具體特點(diǎn)

1.1 PLC的特點(diǎn)

PLC即可編程控制器，從廣義的角度上講，它也屬于一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。下面簡要介紹一下PLC的各部分功能及特點(diǎn)。

(1)微處理器。這是PLC的主要組成部件之一，也可以說是整個(gè)系統(tǒng)的核心，正是因?yàn)檫@一部件，才使PLC具備了編程和數(shù)據(jù)處理能力。在PLC的每一個(gè)循環(huán)當(dāng)中，微處理器能夠?qū)收线M(jìn)行自動(dòng)診斷，并且還能夠完成系統(tǒng)管理等工作。

(2)存儲(chǔ)器。雖然CPU模板本身具有一定的內(nèi)存，但對于用戶來講，這部分內(nèi)存的容量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此，PLC都具備存儲(chǔ)器可擴(kuò)展功能。

(3)I/O接口。目前，PLC常用的I/O接口主要有數(shù)字接口、模擬量接口、擴(kuò)展接口以及智能I/O接口等。無論是哪一種接口其主要作用都是信號(hào)傳輸和通訊，并以此來實(shí)現(xiàn)控制功能。

(4)編程器。它最主要的作用就是為用戶提供輸入和調(diào)試應(yīng)用程序之用。常見的編程器有兩種，一種是帶有顯示器的，另一種則是簡易的。

1.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)

由于變頻調(diào)速系統(tǒng)所采用的核心技術(shù)為計(jì)算機(jī)和電力電子技術(shù)，故此其具有如下優(yōu)點(diǎn):

(1)無論系統(tǒng)處于高速還是低速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，它的轉(zhuǎn)差功率都能夠始終保持不變，從而使其工作效率更高。

(2)由于變頻器采用的是無任何觸點(diǎn)的電力電子元器件，從而有效地節(jié)省了繼電保護(hù)器和接觸器，也使外部的接線得以簡化，控制設(shè)備的體積也進(jìn)一步縮小。

(3)變頻器是以CPU單元作為內(nèi)部控制的核心部分，所以其具有超強(qiáng)的控制和運(yùn)算能力，可實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制。

(4)變頻器本身具備故障自診功能，可實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)等功能，并且顯示器還能夠?qū)Ω鞣N故障信息進(jìn)行顯示，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性。

2 PLC變頻調(diào)速系統(tǒng)在起重機(jī)中的具體應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分構(gòu)成:上位機(jī)(觸摸屏系統(tǒng))、下位機(jī)(PLC、變頻調(diào)速系統(tǒng)、負(fù)荷重量測量儀)等。

(1)功能要求。由于起重機(jī)上的吊鉤、大車以及小車這三個(gè)部分的電機(jī)都需要獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，故此本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了3個(gè)獨(dú)立的變頻調(diào)速器，并由PLC對它們進(jìn)行控制。起重機(jī)所要完成的正常操作主要包括以下環(huán)節(jié):吊鉤升降、大車以及小車的運(yùn)行等;保護(hù)功能主要包括:吊鉤升降限位、大車及小車運(yùn)行限位等。系統(tǒng)按照起重負(fù)荷的大小來改變電機(jī)的運(yùn)行速度，以此來實(shí)現(xiàn)無級變速。

(2)觸摸屏。本系統(tǒng)采用的是由西門子公司出產(chǎn)的工業(yè)觸摸屏，并與PLC相連接，通過觸摸屏強(qiáng)大的軟件功能進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。具體功能包括:系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定、密碼設(shè)置、系統(tǒng)測試以及故障點(diǎn)檢查等等。該觸摸屏系統(tǒng)采用良好的人機(jī)交互界面，操作簡單方便，同時(shí)人機(jī)界面還具有控制變頻器變速以及故障顯示等功能，通過上位機(jī)和下位機(jī)之間的通訊，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

(3)PLC系統(tǒng)。它是調(diào)速系統(tǒng)的主要控制元件，由穩(wěn)壓電源、繼電電源、主處理以及擴(kuò)展單元等部件組成。在主處理單元上配有通訊接口，可以與上位機(jī)進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊。PLC系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能具體包括如下幾個(gè)方面:其一，接收并處理由負(fù)荷重量測量儀傳輸過來的信號(hào)，并按照實(shí)測的重量大小來對起重機(jī)吊鉤、大車以及小車的運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行控制;其二，接收并處理來自于電機(jī)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的信號(hào)，以此來防止吊鉤下滑;其三，接收并處理由限位控制器傳輸過來的信號(hào)，并及時(shí)準(zhǔn)確地作出響應(yīng)。

(4)變頻調(diào)速系統(tǒng)。通常情況下，當(dāng)PLC中輸出的控制信號(hào)作用到變頻器上時(shí)，變頻器便會(huì)產(chǎn)生出頻率連續(xù)變化的交流電，并以此來對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而使電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到連續(xù)變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無機(jī)調(diào)速。本系統(tǒng)采用的變頻器是由三菱公司出品的，系統(tǒng)共配有3臺(tái)變頻器，分別用于驅(qū)動(dòng)吊鉤、大車以及小車的電機(jī)。由于起重機(jī)的大車運(yùn)行距離相對較長，所以可將調(diào)速范圍設(shè)定為6∶1;而小車的運(yùn)行距離則相對較短，故此可將調(diào)速范圍設(shè)定為4∶1。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

(1)上位機(jī)軟件。本系統(tǒng)的上位機(jī)使用的是由西門子公司出產(chǎn)的工業(yè)用觸摸屏，其主要功能是參數(shù)設(shè)定、用戶登錄、工作量及工作時(shí)間記錄、生成報(bào)表、實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)之間的通訊等等。軟件設(shè)計(jì)主要包括以下模塊:用戶登錄密碼驗(yàn)證、參數(shù)設(shè)定、通訊、以及報(bào)表統(tǒng)計(jì)等模塊。

(2)下位機(jī)軟件。按照起重機(jī)負(fù)荷重量的大小，并利用變頻器對吊鉤、大車及小車的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制，借此來實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速。通過對信號(hào)的及時(shí)響應(yīng)，可確保系統(tǒng)的安全性。

參考文獻(xiàn)

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