解析變頻器和PLC在大型起重機控制中的應用

王磊（中國船級社質(zhì)量認證公司，北京 100006）

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解析變頻器和PLC在大型起重機控制中的應用

王磊
（中國船級社質(zhì)量認證公司，北京 100006）

【摘要】現(xiàn)如今，能源逐漸減少，社會各界人士越來越關注節(jié)能，由于大型起重機十分耗能，也就成為了節(jié)能降耗的主要對象。本文主要探究了分析大型起重機，變頻器以及PLC在大型起重機控制中的應用，應用變頻器以及PLC控制大型起重機的方式與變頻器以及 PLC 在大型起重機控制中應用所獲得的效果。

【關鍵詞】解析變頻器 PLC 大型起重機

在國民經(jīng)濟的發(fā)展過程中，起重機械是十分重要的物料搬運的設備，現(xiàn)如今，我國經(jīng)濟的發(fā)展十分迅速，國內(nèi)對于起重機的需求也在逐漸增加。由于在工作中，起重機要經(jīng)常制動以及啟動，對于電網(wǎng)的沖擊十分大，就造成了十分嚴重的浪費，由于起重機能夠使物料的水平移動并垂直升降或者垂直升降得以實現(xiàn)，在下降的過程中起重機是電能與勢能互相轉(zhuǎn)換的過程，所以，能夠?qū)菽苻D(zhuǎn)換的電能進行回收，并且根據(jù)起重機饋電的裝置回送到供電網(wǎng)絡，或者讓其他設備使用，進而實現(xiàn)節(jié)約能源，基于此，目前，國內(nèi)外對于起重機節(jié)能的技術進行了研究，特別是大型起重機節(jié)能的技術。

1 分析大型起重機

貨運碼頭是大型起重機主要被應用的地方。由于起重機的工作十分繁忙，起重的負荷也很大，而且施工的環(huán)境較差，但是組織生產(chǎn)要求起重機的調(diào)速性能、系統(tǒng)穩(wěn)定性的需求以及精準的定位。一般情況下，在傳統(tǒng)起動機中應用串電阻調(diào)速的方法較為簡單，而且也有明顯的缺陷存在，比如說，無法長期在負荷環(huán)境下，起動轉(zhuǎn)矩較小，較小的調(diào)速范圍等缺陷?，F(xiàn)如今，社會不斷進步，電力電子技術迅速發(fā)展，在施工環(huán)境中變頻調(diào)速的技術已經(jīng)廣泛應用，變頻技術能夠與傳動場合相結合。隨著這種技術的發(fā)展與進步，降低了噪聲的污染，節(jié)約了資源，有強大的對量小一級進行維護的自控能力，從而促進了短時間內(nèi)技術被廣泛使用。調(diào)整啟動機以后，在電氣傳動的系統(tǒng)中加入變頻技術，經(jīng)過良好的改造，在維護方面更加可靠，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性增強，效果顯著。［1］

2 變頻器以及PLC在大型起重機控制中的應用

一般情況下，通用變頻器多采用電壓以及頻率的協(xié)調(diào)控制，但是在大型起重機控制系統(tǒng)中應用的話，電機速度如果降低，電機的電壓降反而會增加，這就造成了勵磁不足，電機就不能有足夠的旋轉(zhuǎn)力。為了使這個不足得到補償，起重機專用的變頻器就要通過使電壓提升來對電機速度降低進行補償，從而引起電壓低。此外，起重機專用的電頻器還要具備能夠工作在惡劣環(huán)境中、抱閘控制的時間要精準以及過載能力要強大的特征。在大型起重機的控制中變頻器以及PLC不僅有調(diào)速控制十分精確以及制動與啟動平穩(wěn)的作用，還有高效節(jié)能的特點，這在環(huán)境惡化嚴重、能源日漸枯竭的如今，具有十分重要的意義，應用變頻器在起重機進行節(jié)能主要體現(xiàn)在，第一，改變了調(diào)速的方式，與常見的使用轉(zhuǎn)子串電阻進行調(diào)速相比，變頻器可以直接改變電源頻率，從而使轉(zhuǎn)速得以改變，就不需要在外接電阻上浪費電能，提升了電能的利用率。第二，降低了結構的自重，應用電頻器進行驅(qū)動的電機，它的起動加速十分平穩(wěn)，可以使起重機對所有機構工作過程的沖擊降低，對于優(yōu)化設計起重機的結構十分有幫助，降低了結構的自重。第三，能量得以回饋，電動機在重物下降或者運行減速制動的時候可能是在發(fā)電的狀態(tài)，這個時候，電頻器就能夠通過外接電量的回饋裝置或者自身將電能反饋到電網(wǎng)中。［2］

3 應用變頻器以及PLC控制大型起重機的方式

依據(jù)大型起重機的工作要求，想要使起重機得以控制，PLC就要接受操作信號，并且綜合處理以及使變頻器的輸出得以控制，驅(qū)動電動機的動作。故障處理、達速控制、運行應答、正反轉(zhuǎn)信號、制動信號以及速度信號是控制起重機與變頻器間的聯(lián)絡。大型起重機的變頻調(diào)速控制的系統(tǒng)要使主機構與副機構進行升降速度的調(diào)節(jié)，運行速度以及運行機構的調(diào)節(jié)與保護主副機構的大小車電機和主副機構的小車限位、大車限位、下降限位、上升限位等保護功能等等。起升機構是負載機構，不但對精準的控制制動以及高的轉(zhuǎn)速有要求，還嚴格要求轉(zhuǎn)矩的控制。兩臺電機主起升以及負起升各要應用一個變頻器，將額定的電流當作基準選擇變頻器，一般情況下要以變頻器、負載率以及額定電流的效率當作依據(jù)。應用矢量的控制方法作為控制方式。PLC所接受的電機旋轉(zhuǎn)編碼器要經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換卡所送到的反饋信息，防止吊鉤下滑。運行機構的兩臺電機中要使用一個變頻器，由于運行機構工作頻率比較少，為了使成本得到節(jié)約，在運行機構調(diào)速中使用一臺變頻器。要依據(jù)電動機額定的功率來選擇變頻器，一般情況下，要選擇比額定功率還要大一級的變頻器。［3］

4 變頻器以及PLC在大型起重機控制中應用所獲得的效果

4.1 給環(huán)境帶來的良好效果

傳統(tǒng)起重機系統(tǒng)的能源消耗十分巨大，然后加上轉(zhuǎn)子回路以及使用電阻進行串接的方法，就會導致能源的浪費十分嚴重，應用變頻器以及PCL，就可以使這個問題得以有效避免。

4.2 給經(jīng)濟帶來的良好效果

應用變頻器以及PCL，就會使設備維修成本得到有效的降低，延長系統(tǒng)中所有設備的使用壽命，特別是接觸器的壽命，在以前的系統(tǒng)中，因為頻繁的進行接觸，造成觸頭比較容易燒傷，從而提升了設備利用的成本。但是應用了變頻器以及PCL，使這個問題得到了有效的解決，還帶來了經(jīng)濟效益。而且，回饋到電網(wǎng)中的能量不會再有機械能，從而保證了正常的電網(wǎng)功率，這樣對于變壓器以及供電線路方面的投資就不再需要了。

5 結語

現(xiàn)如今，工業(yè)自動化的水平逐漸提升，變頻器以及PLC自身的功能與性能不斷的完善，變頻器以及PLC在大型起重機控制中的應用使控制系統(tǒng)得到了簡化，讓調(diào)速質(zhì)量得到了提升，運行以來其系統(tǒng)調(diào)速十分平穩(wěn)，大大降低了設備的故障率，可靠安全，而且交流變頻的技術使電動機轉(zhuǎn)速的范圍得到的擴展，在轉(zhuǎn)動過程中，明顯提升了生產(chǎn)的效率。

參考文獻：

［1］黃秀娥，張偉.第一屆新時達密煉機專用高壓變頻器應用及技術研討會在上海召開［J］.橡塑機械時代，2013，（10）.

［2］楊莉莉，李欣梅.核電變頻器一拖二運行方式遇到的問題及解決方案［J］.紅河水，2013，（5）.

［3］張慧.基于工作過程“PLC與變頻器技術應用”課程的改革與實踐［J］.牡丹江大學學報，2013，（9）.