PLC變頻控制系統(tǒng)在橋式卸船機中的應用

喬宏琦 孫同峰 呂艷秋

（大連港散雜貨碼頭公司，遼寧 大連 116600）

0 前言

橋式卸船機是一種應用于港口碼頭上的重要設(shè)備，其主要用于對港口碼頭上貨物進行轉(zhuǎn)運與裝卸。我國貨物的進出口量一直處于增長態(tài)勢，橋式卸船機的應用將有助于提高港口的貨物裝卸效率。為滿足港口裝卸需求需要不斷地對橋式卸船機進行改進升級，通過對橋式卸船機進行PLC變頻改造將有助于提高橋式卸船機的工作效率，并降低橋式卸船機的能耗。橋式卸船機控制技術(shù)經(jīng)過不斷地升級已經(jīng)由傳統(tǒng)的直流可控硅技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)今的PLC變頻調(diào)速技術(shù)，PLC變頻調(diào)速技術(shù)具有良好的調(diào)速性能與節(jié)能效率。因此應當積極做好PLC變頻調(diào)速技術(shù)的研究與應用，在提高橋式卸船機控制效率的同時降低橋式卸船機的能耗。

1 PLC變頻調(diào)速原理

PLC變頻調(diào)速主要是以PLC控制的為核心所發(fā)展起來的一種控制技術(shù)，其利用PLC的高可靠性、數(shù)字性、計算性能強等特點，實現(xiàn)對橋式卸船機運行狀態(tài)的監(jiān)控，并結(jié)合所編寫的程序?qū)蚴叫洞瑱C電機運行狀態(tài)進行PLC變頻調(diào)速，從而使橋式卸船機能夠以最為經(jīng)濟、高效的狀態(tài)運行。PLC變頻調(diào)速具有3個方面的特點。

1.1 工作方式

PLC變頻調(diào)速是通過分布式布置的I/O模塊就近控制繼電器的方式，完成對于橋式卸船機的變頻調(diào)速的。

1.2 工作特點

PLC變頻調(diào)速所使用的PLC作為控制的核心，大量使用數(shù)字化電子元器件，其受周邊環(huán)境影響較小，能夠長時間穩(wěn)定高效的工作。PLC所使用的微電子技術(shù)避免了傳統(tǒng)（繼電器控制）控制中所使用的機械式方式，大量采用電子控制方式有效地提高了PLC變頻調(diào)速的控制精度和控制的可靠性。PLC變頻調(diào)速控制可以實現(xiàn)現(xiàn)場施工和設(shè)計同步進行。

1.3 變頻調(diào)速

PLC變頻調(diào)速主要依靠PLC技術(shù)和IGBI模塊的有機結(jié)合，能夠?qū)κ蠡\式電機進行良好的控制。同時PLC變頻調(diào)速器能夠?qū)崿F(xiàn)電機位能和動能向電能的轉(zhuǎn)化反饋，在提高橋式卸船機工作效率的同時降低橋式卸船機的功耗，實現(xiàn)節(jié)能提效。

PLC變頻調(diào)速控制所使用的主控制電路主要有2種。

（1）整流電路。整流電路主要用于對進入橋式卸船機的外部工頻電源進行整流，并通過逆變電路和控制電路為PLC變頻控制電路提供24 V直流電源。整流電路控制主要分為直流電源控制和直流電流控制。

（2）逆變電路。逆變電路主要是由6個半導體開關(guān)器件構(gòu)成，利用6個半導體開關(guān)器件組成三相橋式逆變電路。通過有規(guī)律地控制逆變電路的6個半導體開關(guān)器的通斷，從而使逆變電路能夠形成所需要的各種頻率的三相交流電輸出，其通過PLC變頻電路的控制將控制直流電源逆變?yōu)榭刂平涣麟娫础?/p>

2 PLC變頻控制技術(shù)在橋式卸船機上的應用

通過對橋式卸船機進行PLC變頻控制改造將能夠有效地提高橋式卸船機的工作效率，并降低橋式卸船機的工作能耗。在將PLC變頻控制技術(shù)應用于橋式卸船機的過程中，某型橋式卸船機所使用的起重電機，決定了PLC變頻控制技術(shù)將采用帶測速反饋接口的變頻器作為橋式卸船機上的電機變頻控制，對橋式卸船機的起升/開閉/俯仰等電機進行驅(qū)動控制，而使用不帶測速反饋的變頻器控制的橋式卸船機電機則主要包括橋式卸船機上的大、小型車行走驅(qū)動電機。

PLC變頻控制技術(shù)在橋式卸船機上的應用原理主要是利用分布于橋式卸船機上各處的傳感器，對橋式卸船機的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，并根據(jù)輸入PLC中的各種類型信號利用PLC中的程序進行運算判斷，從而控制橋式卸船機進行相應的變頻操作。橋式卸船機變頻控制中所使用的PLC除了完成橋式卸船機自身的運行狀態(tài)監(jiān)測實現(xiàn)對于橋式卸船機的自動變頻控制外，還可以接收上位機傳輸來的控制指令完成對于橋式卸船機的變頻控制。

橋式卸船機所使用的PLC變頻控制技術(shù)其PLC程序的編制采用模塊化的編制方法，按照按鈕處理模塊、通信模塊、PID控制模塊以及故障報警模塊4個部分完成對于橋式卸船機PLC變頻驅(qū)動控制程序的編制，橋式卸船機所使用的PLC與各變頻器之間采用PROFIBUS總線協(xié)議進行通信連接，用以完成PLC變頻控制系統(tǒng)之間的通信。

PLC變頻控制系統(tǒng)在橋式卸船機的控制應用中除了需要滿足橋式卸船機的各項功能外，還需要積極做好各安全保護系統(tǒng)的設(shè)置。

2.1 對于橋式卸船機上的起升/開閉機構(gòu)的安全保護

橋式卸船機的起升/開閉機構(gòu)的安全保護主要依靠加裝的行程限位開關(guān)來完成，其要以避免橋式卸船機起升/開閉機構(gòu)超過上下端最大限程。電機變頻器主要用于橋式卸船機起升機構(gòu)的超速保護，避免橋式卸船機上的各部電機在運行過程中過載、過電流、斷相或是短路，當發(fā)生上述故障時變頻器將及時切斷對電機的供電，保護橋式卸船機上的電機。

2.2 橋式卸船機小車/大車機構(gòu)的安全保護系統(tǒng)

應用于橋式卸船機小車/大車機構(gòu)安全保護的系統(tǒng)，主要用來實現(xiàn)對于小車/大車機構(gòu)錨定檢測和慢速評議控制，保護橋式卸船機上小車/大車機構(gòu)部分的安全運行。

2.3 橋式卸船機俯仰機構(gòu)部分的安全保護

通過在橋式卸船機俯仰機構(gòu)中安裝一套終點限位和速度限制機構(gòu)來避免橋式卸船機俯仰機構(gòu)電機部分產(chǎn)生過載、過電流、短路等問題，保護橋式卸船機正常、安全運行。

2.4 橋式卸船機供電側(cè)的檢測保護

橋式卸船機的供電側(cè)能夠?qū)蚴叫洞瑱C的整體供電，PLC變頻控制系統(tǒng)通過在供電側(cè)加裝空開保護來避免控制系統(tǒng)產(chǎn)生過載，同時將空開的運行信號輸入至PLC中，對橋式卸船機控制系統(tǒng)的安全運行狀態(tài)進行檢測，當供電側(cè)出現(xiàn)問題時及時地對系統(tǒng)進行保護，并將空開動作信號輸入至PLC中形成報警信息，提示并幫助相關(guān)維修人員快速進行橋式卸船機的故障定位與排除。

3 將PLC變頻控制技術(shù)應用于橋式卸船機中的優(yōu)勢

將PLC變頻控制技術(shù)應用于橋式卸船機中不僅能夠有效提高橋式卸船機的控制效率，而且提高了橋式卸船機控制的安全性與可靠性。橋式卸船機PLC變頻控制系統(tǒng)能夠快速地完成橋式卸船機的減速與升降，有效提高橋式卸船機裝卸效率。通過PLC變頻控制技術(shù)對橋式卸船機中的電機進行控制，可以實現(xiàn)重載慢速、輕載快速、精準定位等控制，使橋式卸船機上各電機在運行過程中保持平穩(wěn)狀態(tài)，延長了橋式卸船機的使用壽命并增強了使用效果。此外，橋式卸船機上電機在零速度時也不會出現(xiàn)重物下滑和制動失效等問題，保障了橋式卸船機的安全運行。

4 結(jié)語

通過對橋式卸船機進行PLC變頻控制改造能夠有效地提高橋式卸船機運行的安全性與工作效率。該文在分析PLC變頻控制特點的基礎(chǔ)上，對PLC變頻控制技術(shù)在橋式卸船機上的應用進行了分析介紹。