新技術(shù)在橋式起重機(jī)上的應(yīng)用分析

雒生平 楊玉

摘要： 伴隨著科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，各種先進(jìn)技術(shù)的推出與應(yīng)用在某種程度上促進(jìn)了特種設(shè)備的發(fā)展，大大提高了特種設(shè)備的可靠性及安全性?；诖?，針對(duì)當(dāng)前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中橋式起重機(jī)運(yùn)行效果不佳的情況，應(yīng)當(dāng)積極引用先進(jìn)技術(shù)來(lái)改造橋式起重機(jī)，提高橋式起重機(jī)的安全性、高效性及可靠性。那么，如何做到這一點(diǎn)呢？本文將以變頻調(diào)控技術(shù)和PLC技術(shù)為例，著重分析和探討這兩種技術(shù)在橋式起重機(jī)中的應(yīng)用。

Abstract： With the vigorous development of science and technology， the introduction and application of various advanced technologies has promoted the development of special equipment to some extent， and greatly improved the reliability and safety of special equipment. Based on this， in view of the current poor performance of bridge cranes in industrial production in China， advanced technology should be actively used to transform bridge cranes to improve the safety， efficiency and reliability of bridge cranes. So how do you do this？ This article will take the frequency conversion control technology and the PLC technology as an example， focusing on the analysis and discussion of these two technologies in the bridge crane application.

關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)；變頻器；更新

Key words： bridge crane；frequency converter；update

中圖分類號(hào)：TH215 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）26-0233-03

0 引言

橋式起重機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和設(shè)備檢修中，起重機(jī)運(yùn)行正常與否將影響生產(chǎn)的順利進(jìn)行和設(shè)備及人身的安全。但對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)工業(yè)企業(yè)中橋式起重機(jī)應(yīng)用實(shí)際情況的了解和分析，確定橋式起重機(jī)具有故障率高、浪費(fèi)能源，與現(xiàn)行環(huán)保節(jié)能要求相悖、系統(tǒng)保護(hù)功能不夠完善，設(shè)備使用壽命短等特點(diǎn)。針對(duì)此種情況，應(yīng)當(dāng)將目光落在PLC（可編程控制器）及變頻調(diào)速技術(shù)上，利用這兩種技術(shù)來(lái)改造橋式起重機(jī)，彌補(bǔ)橋式起重機(jī)的不足，真正提高橋式起重機(jī)的安全性、高效性及可靠性。由此看來(lái)，科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，在橋式起重機(jī)中積極應(yīng)用有效的先進(jìn)技術(shù)是非常重要的。

1 橋式起重機(jī)現(xiàn)狀分析

伴隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，各種起重機(jī)械的應(yīng)用越來(lái)越重要，不僅能降低勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也大大提高的工作質(zhì)量和工作效率。就以橋式起重機(jī)來(lái)說(shuō)，其已經(jīng)是工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，其能否良好運(yùn)行對(duì)生產(chǎn)是否順利有直接的影響。

對(duì)以往工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況予以分析，確定大部分應(yīng)用的橋式起重機(jī)是采用采用繞線式交流異步電機(jī)拖動(dòng)，利用轉(zhuǎn)子串電阻的方式進(jìn)行調(diào)速，采用凸輪控制器-繼電器-接觸器進(jìn)行系統(tǒng)控制。這使得橋式起重機(jī)具有以下特點(diǎn)：1）繼電接觸器控制系統(tǒng)的故障率高。橋式起重機(jī)在具體運(yùn)行的過(guò)程中，繼電接觸器控制系統(tǒng)容易受到環(huán)境、工作人員及設(shè)備本身等方面的影響而時(shí)常出現(xiàn)故障，增加設(shè)備維護(hù)成本。2）能量消耗較大。橋式起重機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速屬于能耗性調(diào)速，那么在橋式起重機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中轉(zhuǎn)子電阻將會(huì)消耗大量的能量，違背了節(jié)能環(huán)保的要求。3）系統(tǒng)保護(hù)功能不完善。橋式起重機(jī)的機(jī)械特性較軟，起吊物品的穩(wěn)定性不是很好，這容易給機(jī)械本身帶來(lái)一定的負(fù)面影響，導(dǎo)致起重機(jī)的使用壽命縮減。這充分說(shuō)明了橋式起重機(jī)存在諸多不足，越來(lái)越不能滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。為了改變此種情況，應(yīng)當(dāng)積極引用新技術(shù)來(lái)調(diào)整和優(yōu)化橋式起重機(jī)，真正提高橋式起重機(jī)的應(yīng)用效果。而要想做到這一點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)將目光落在不斷發(fā)展的電力電子技術(shù)，將PLC及變頻調(diào)速技術(shù)積極引用到橋式起重機(jī)中，改變橋式起重機(jī)現(xiàn)狀，促使橋式起重機(jī)具有高效節(jié)能、故障率低及可靠性高等特點(diǎn)。

2 新技術(shù)在橋式起重機(jī)上的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)控制要求及設(shè)計(jì)

橋式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)，分為主起升機(jī)構(gòu)、副起升機(jī)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)4個(gè)部分，這些機(jī)構(gòu)能使起重機(jī)向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，滿足實(shí)際應(yīng)用需求?？偨Y(jié)以往的橋式起重機(jī)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，確定其運(yùn)行速度要求分為1～6擋；加減速時(shí)間為3～6秒，因此常用的小型起重機(jī)需要一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的支持，而大型起重機(jī)需要2～4臺(tái)電動(dòng)機(jī)的支持，這使得起重機(jī)運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性較大，所以要防止電動(dòng)機(jī)被倒拖動(dòng)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生過(guò)電壓，這需要有制動(dòng)控制單元及制動(dòng)電阻來(lái)釋放能量?；诖?，在優(yōu)化橋式起重機(jī)的過(guò)程中需要引用PLC技術(shù)，四大運(yùn)行機(jī)構(gòu)調(diào)速均采用變頻調(diào)速，變頻器通過(guò)開(kāi)關(guān)量端子接受PLC控制信號(hào)（如圖1所示）。

①起升機(jī)構(gòu)。因?yàn)槠鹕龣C(jī)構(gòu)屬于位能負(fù)載機(jī)構(gòu)，所以需要有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的支持，相應(yīng)的也需要兩個(gè)變頻器控制一個(gè)電動(dòng)機(jī)，從而保證機(jī)構(gòu)能夠穩(wěn)定的、可靠的、有效的運(yùn)行。當(dāng)然，需要特別說(shuō)明的是變頻器的選擇應(yīng)以變頻器的額定電流為準(zhǔn)；而控制方式是帶PG的矢量控制，為此需要PLC接收電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換卡送達(dá)的反饋信息，以便能夠有效的控制起重機(jī)構(gòu)，避免吊鉤下滑等不良現(xiàn)象發(fā)生。

②運(yùn)行機(jī)構(gòu)。同樣的為了保證運(yùn)行機(jī)構(gòu)能夠良好操作，需要兩個(gè)電動(dòng)機(jī)及變頻器。但這一改造的過(guò)程中，需要慎重考慮運(yùn)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際情況，也就是工作頻率較少，相應(yīng)的在調(diào)速控制系統(tǒng)中最好也設(shè)置一個(gè)變頻器。另外需要特別說(shuō)明的是對(duì)于變頻器的選擇，應(yīng)當(dāng)以電動(dòng)機(jī)的額定功率為準(zhǔn)。

2.2 變頻器參數(shù)設(shè)置及調(diào)試

為了使變頻器能夠滿足起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的操作需求，需要對(duì)變頻器予以調(diào)試。本文利用Siemens驅(qū)動(dòng)設(shè)備配套編程工具DriveMonitor進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。這一過(guò)程中包括恢復(fù)工廠設(shè)置值、快速參數(shù)設(shè)置及特殊參數(shù)調(diào)整。在此就不多說(shuō)明恢復(fù)工廠設(shè)置值。

①快速參數(shù)設(shè)置。通常情況下，快速參數(shù)設(shè)置都是在完成恢復(fù)工廠設(shè)置值之后進(jìn)行的。具體的做法是在DriveMonitor界面選擇相應(yīng)參數(shù)菜單，變頻器調(diào)速的相關(guān)參數(shù)全部顯示在主窗口上，此時(shí)工作人員直接設(shè)置快速參數(shù)即可。如果沒(méi)有相關(guān)軟件支持快速參數(shù)設(shè)置，那么需要工作人員在變頻器操作面板上進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，此時(shí)相關(guān)參數(shù)會(huì)隨著參數(shù)下移而自動(dòng)顯示，工作人員只需要正確設(shè)置對(duì)應(yīng)的參數(shù)即可，其他相關(guān)參數(shù)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出來(lái)。

②特殊參數(shù)調(diào)整。對(duì)于變頻器調(diào)試過(guò)程中特殊參數(shù)調(diào)整，需要工作人員能夠嚴(yán)格參照特殊控制要求，對(duì)個(gè)別參數(shù)予以合理設(shè)置。例如需要對(duì)變頻器的激活制動(dòng)控制功能控制塊設(shè)置參數(shù)，其中包括開(kāi)閘力矩及抱閘速度參數(shù)的設(shè)置，那么工作人員就需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況來(lái)合理設(shè)置，確保制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)序正確。并將開(kāi)閘指令通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)返回到PLC中對(duì)制動(dòng)接觸器進(jìn)行控制。

2.3 控制軟件設(shè)計(jì)

為了使變頻器-PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)蚴狡鹬貦C(jī)予以靈活的、有效的控制，還需要優(yōu)化設(shè)計(jì)控制軟件。

①網(wǎng)絡(luò)硬件組態(tài)。為了能夠準(zhǔn)確說(shuō)明控制軟件設(shè)計(jì)，本文以Siemens配套編程工具STEP7完成控制軟件來(lái)加以說(shuō)明?；诖?，在具體進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)硬件組態(tài)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要借助網(wǎng)絡(luò)通信的支持，在STEP7之中設(shè)置硬件組態(tài)，也就是根據(jù)PLC控制應(yīng)用需要，對(duì)每個(gè)PLC進(jìn)行硬件組態(tài)處理，如CPU模塊的設(shè)置、電源模塊的設(shè)置、輸入輸出模塊的設(shè)置等等。與此同時(shí)，還要注意對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)變頻器的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)予以組態(tài)。

②PLC控制程序設(shè)計(jì)。一般情況下，PLC控制程序是由組塊、功能塊及相應(yīng)背景數(shù)據(jù)塊組成的。為了能夠良好的完成PLC控制程序的設(shè)置，相關(guān)工作人員可以科學(xué)合理的運(yùn)用模塊化程序設(shè)計(jì)方法，根據(jù)橋式起重機(jī)運(yùn)行需要及起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的控制要求，合理設(shè)置各個(gè)模塊，并且利用高級(jí)語(yǔ)言對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行編程，如此就能完成整個(gè)PLC控制程序的編制。

2.4 性能特點(diǎn)

現(xiàn)代變頻調(diào)速和可編程控制技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)的拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，能夠有效的彌補(bǔ)傳統(tǒng)橋式起重機(jī)的不足，并且在此基礎(chǔ)上予以優(yōu)化，促使橋式起重機(jī)的使用性能更強(qiáng)。而參考相關(guān)資料并總結(jié)橋式起重機(jī)改造試驗(yàn)成效，確定因?yàn)樽冾l調(diào)速和可編程控制技術(shù)的有效應(yīng)用，橋式起重機(jī)的性能特點(diǎn)發(fā)生了改變，具體表現(xiàn)為：

①PLC控制的有效實(shí)施，能夠切實(shí)有效的解決電氣系統(tǒng)連鎖和接線復(fù)雜的問(wèn)題，讓網(wǎng)絡(luò)通訊更加順暢的傳播，了解控制回路運(yùn)行實(shí)際情況，進(jìn)而通過(guò)有效的調(diào)節(jié)和設(shè)置控制回路，讓橋式起重機(jī)更加安全、可靠的運(yùn)行。②啟動(dòng)和停車時(shí)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(zhǎng)了起重機(jī)的使用壽命；③超載限制器的運(yùn)用，能夠?qū)蚴狡鹬貦C(jī)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)電流或者過(guò)轉(zhuǎn)矩予以有效的限制，從而保護(hù)線路和設(shè)備，促使橋式起重機(jī)能夠持續(xù)安全、高效的運(yùn)行。④因?yàn)樽冾l器的有效應(yīng)用，能夠?qū)蚴狡鹬貦C(jī)運(yùn)行過(guò)程中的起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)予以有效的調(diào)節(jié)，從而啟動(dòng)和停車時(shí)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(zhǎng)了起重機(jī)的使用壽命；與此同時(shí)PLC控制技術(shù)的有效應(yīng)用，還能夠?qū)蚴狡鹬貦C(jī)運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的信號(hào)予以綜合檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋式起重機(jī)故障部位，促使相關(guān)工作人員能夠及時(shí)且有效的維修和處理故障，使橋式起重機(jī)恢復(fù)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。

3 結(jié)束語(yǔ)

基于本文一系列分析，確定橋式起重機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，安全高效可靠的運(yùn)用橋式起重機(jī)，能夠大大提高工業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量，同時(shí)降低勞動(dòng)力的消耗。但伴隨著工業(yè)生產(chǎn)要求的提升，傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)越來(lái)越不適用，表現(xiàn)出能源消耗嚴(yán)重、維修成本高、故障發(fā)生概率高等等。針對(duì)此種情況，筆者建議有效運(yùn)用現(xiàn)代變頻調(diào)速和可編程控制技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)的拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，促使橋式起重機(jī)具有運(yùn)行成本低、運(yùn)行效率高、故障發(fā)生率低、安全作業(yè)等特點(diǎn)，滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)要求。由此看來(lái)，積極應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)來(lái)改造和優(yōu)化橋式起重機(jī)是非常有意義的，能夠大大提高橋式起重機(jī)的安全性、高效性及可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫立坤.PLC控制變頻器技術(shù)在橋式起重機(jī)改造中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2012（5）：267-269.

[2]孫立坤.PLC控制變頻器技術(shù)在橋式起重機(jī)改造中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2012（7）：65-67，88.

[3]王光梅.電工新技術(shù)在橋式起重機(jī)上的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（12）：48-49.