無人天車電氣控制系統(tǒng)中的變頻器選擇與PLC通信

石玉剛

（北京首鋼股份有限公司，河北 遷安 064404）

從現(xiàn)實角度出發(fā)來看，在以往天車運行時，其常會出現(xiàn)的可靠性差、故障率高、維修困難等情況較為突出，且天車電器元件損耗也相對較大；但對這PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)控制器，相應(yīng)電頻器代替電動機子串頻敏電組器的調(diào)速方式，使整個電氣控制系統(tǒng)得到全方位的有效改善，提高了天車運行效率和運行穩(wěn)定性同時，確保其使用年限得到有效延長。

1 無人天車內(nèi)容及電氣控制系統(tǒng)要點

無人天車即通過控制編程，實現(xiàn)自動起吊、下放、搬運重物并重物在一定距離水平移動的起重搬運設(shè)備，其是現(xiàn)代化生產(chǎn)中必不可少的應(yīng)用工具。其主要以大車、小車、電動機、減速機、控制系統(tǒng)等設(shè)備組成。其中無人天車電器控制系統(tǒng)作為其自動制動核心，其系統(tǒng)主要由配電保護(hù)、主起升機構(gòu)、副起升機構(gòu)、大車運行機構(gòu)、小車運行機構(gòu)、PLC控制模塊組成；其系統(tǒng)模塊所包含PLC控制系統(tǒng)、變頻器、同步系統(tǒng)、糾偏系統(tǒng)、制動器控制、保護(hù)系統(tǒng)等多種分項功能，運行原理即在相應(yīng)操控聯(lián)動平臺上主令控制器手動控制裝置設(shè)置完成，按照總線與PLC通信將發(fā)出指令信號做PLC模塊傳輸，CPU根據(jù)相應(yīng)指令信號在處理完成后直接對控制信號做輸出處理，待其傳輸至各控制器中，各控制器便會帶動接觸器來對相應(yīng)天車各控制部分機構(gòu)進(jìn)行實時的運行制動指令設(shè)定；后續(xù)天車各限位開關(guān)信號可以將此期間所有信息向PLC做實時反饋，以保障天車運行作業(yè)期間的安全穩(wěn)定性[1]。

2 無人天車電氣控制系統(tǒng)中的變頻器與PLC價值作用

2.1 變頻器功能價值

結(jié)合上文對無人天車內(nèi)容及電氣控制系統(tǒng)要點分析，可以看出其電氣系統(tǒng)變頻器與PLC對整個天車運行效率和運行品質(zhì)的提升效果顯著。其中變頻器所具有的調(diào)速系統(tǒng)保護(hù)性較強的優(yōu)勢較為明顯，且變頻器調(diào)速的體積小、通用性強、動態(tài)響應(yīng)快、工作頻率高、保護(hù)性完善、可靠性好、使用方便等特性，較之傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)功耗性能實效性得以全面提高；與此同時變頻器可做電機軟啟動，使電機能夠具備最快的動態(tài)響應(yīng)繼而實現(xiàn)無級調(diào)速，且其還可以為電機部分參數(shù)進(jìn)行實時補償，對電源以及穩(wěn)壓器的缺相、欠壓、過壓、過流等都可進(jìn)行實時的校驗監(jiān)測，以達(dá)到隨時采取應(yīng)變措施來保護(hù)電機的目的。變頻器能夠有效提高無人天車工作可靠性，通常以往的天車拖動系統(tǒng)主要是以在運動狀態(tài)下進(jìn)行抱閘來體現(xiàn)，而采用變頻調(diào)速能夠在基本停住狀態(tài)下進(jìn)行抱閘最大限度減小閘屁磨損情況；且其操作手柄便捷性和穩(wěn)固性也較為突出，變頻調(diào)速后相應(yīng)操作手柄受力也會隨之減小，降低了手柄損壞率。選用變頻器可以降低控制系統(tǒng)故障概率，以往天車系統(tǒng)往往是采取較為復(fù)雜的接觸器以及繼電器進(jìn)行相應(yīng)控制，整個工作可靠性無法得到保障，故障率相對較高，而選取變頻器控制系統(tǒng)則可有效簡化控制系統(tǒng)，使其可靠性得以全面提高；同時變頻器運行期間的節(jié)能效果也較為突出，其對外接電阻內(nèi)耗大量電能可進(jìn)行全面節(jié)約，在起重機下放重物時可將重物設(shè)計方案位能做電源反饋?？傮w來看變頻器選用對整個無人天車系統(tǒng)工作運行質(zhì)量的提升效果顯著[2]。

2.2 PLC通信作用實效性

利用PLC通信程序?qū)o人天車各工況做實時協(xié)調(diào)，能夠保障其整個工作狀態(tài)的穩(wěn)定性和安全性，全面促進(jìn)工作可靠性；其所具有的掃描速度快、控制便捷靈活、體積較小、結(jié)構(gòu)內(nèi)緊湊等特點，保障了硬件資源豐富性和執(zhí)行速度高效性，同時其較為獨到的抗干擾設(shè)計能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)運行期間數(shù)據(jù)做全方位的實時保護(hù)，以此達(dá)到提升無人天車運行品質(zhì)的目的，其也是我國無人天車系統(tǒng)運行水平不但得以提高進(jìn)步的必要條件。

3 無人天車電氣控制系統(tǒng)中的變頻器選擇與PLC通信應(yīng)用

3.1 變頻器的合理選擇應(yīng)用

無人天車電氣控制系統(tǒng)中的扁平器選擇與PLC通信應(yīng)用，在實際實踐期間主要以變頻器選擇、PLC程序選擇設(shè)計、其他分項系統(tǒng)設(shè)計（備用應(yīng)急系統(tǒng)、電器同步自動糾偏、安全保護(hù)）來體現(xiàn)。其中在進(jìn)行變頻器選擇時，根據(jù)當(dāng)前無人天車結(jié)構(gòu)特點來確定相應(yīng)變頻器型號；按照變頻器軟件性能必須滿足對負(fù)載速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、電器制動燈多方面有深入優(yōu)化的特點，做相應(yīng)選取；注重其整體安全性能，并突出限流功能，減少啟動時對電網(wǎng)造成的不良沖擊；針對零速全轉(zhuǎn)矩功能，在吊鉤由運行狀態(tài)降為零速時相應(yīng)系統(tǒng)會產(chǎn)生一定轉(zhuǎn)矩并對轉(zhuǎn)矩進(jìn)行實時確認(rèn)，保障相應(yīng)電磁制動器徹底抱住電動機軸避免溜鉤現(xiàn)象發(fā)生；以此使無人天車電器控制系統(tǒng)中變頻器選擇應(yīng)用的專業(yè)合理性能夠完全達(dá)到預(yù)期[3]。

3.2 PLC程序選擇設(shè)計應(yīng)用

無人天車電氣控制系統(tǒng)中PLC通信應(yīng)用主要是以PLC程序選擇設(shè)計來體現(xiàn)，這個過程中必須根據(jù)實際情況，明確輸入輸出信號數(shù)量、參數(shù)、性能具體標(biāo)準(zhǔn)要求，突出PLC控制器本身功能特定，選取塊式編程的方式，來使其運行可靠性、功能豐富性得以充分體現(xiàn)。以西門子S7-200CN系列PLC控制器為例，其具備六個獨立的30kHz高速計數(shù)器，在將其做二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換起升高度時可對天車起升高度偏差做細(xì)微華調(diào)整，使天車設(shè)備運行穩(wěn)定性得到有效保障；且PLC控制器往往有至少兩個通訊編程口，繼而有效提升了整個變頻器開關(guān)量控制功能，使相應(yīng)變頻器啟停以及速度給定開關(guān)量控制多樣化特點得到實時展現(xiàn)?？傮w來看，無人天車電器控制系統(tǒng)中的PLC通信應(yīng)用增強了小車以及升降機構(gòu)的控制效率，也對變頻器通信品質(zhì)提升有一定實質(zhì)性作用。

3.3 其他分項系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用

其他相關(guān)分項系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用，決定著無人天車電氣控制控制系統(tǒng)中的變頻器選擇與PLC通信應(yīng)用效果。因此在進(jìn)行備用應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用時，必須按照在出現(xiàn)緊急情況時，采取備用控制系統(tǒng)的形式，確保天車作業(yè)過程不會被終止的現(xiàn)象發(fā)生。就目前現(xiàn)實情況來看，在對其備用應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)計時，主要是按照兩套無人天車PLC和變頻器控制系統(tǒng)設(shè)置，一套為總線通信，在常規(guī)作業(yè)時應(yīng)用；一套為開關(guān)量控制，出現(xiàn)緊急情況時做應(yīng)急備用應(yīng)用。兩套參數(shù)作業(yè)速度給定呈現(xiàn)完全同步統(tǒng)一特性，在實踐期間一旦相關(guān)專業(yè)人員接收到應(yīng)急警報便會進(jìn)行無縫切換，在查明應(yīng)急故障并解決后，在切換回總線系統(tǒng)，保障無人天車系統(tǒng)作業(yè)的穩(wěn)定性和高效性。

相應(yīng)自動糾偏及電氣同步分項設(shè)計則主要應(yīng)用至雙溝式的無人天車上，在正式啟動過后，其系統(tǒng)便會進(jìn)入自動糾偏狀態(tài)，以此確保雙鉤作業(yè)位置的同步性能夠得到有效保障，一旦出現(xiàn)偏斜量超過限定值時便會出發(fā)糾偏指令，使天車工作運行實效性完全達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。而安全保護(hù)，作為無人天車電氣控制控制系統(tǒng)中的變頻器選擇與PLC通信應(yīng)用必不可少的一環(huán)，在實踐期間主要在無人天車機械兩側(cè)端梁以及平臺處做兩只以上安全門開關(guān)設(shè)置，明確所有開關(guān)全處于閉合狀態(tài)時說明天車運行處于安全狀態(tài)中。無人天車電氣控制系統(tǒng)中的變頻器選擇與PLC通信應(yīng)用，使無人天車系統(tǒng)工作可靠性得到顯著提升，運行期間節(jié)能型較為客觀，且調(diào)速質(zhì)量的提高使得其整體定位精度和運行效率得到有效保障。

4 結(jié)語

通過對無人天車電氣控制系統(tǒng)中的變頻器選擇與PLC通信應(yīng)用分析，可以看出其對無人天車設(shè)備調(diào)速性能、運行效率、安全功能等方面的改善作用顯著，其也是我國現(xiàn)代化生產(chǎn)能夠高效、穩(wěn)定、快速發(fā)展下去的前提。