探討大型起重機控制中變頻器和PLC的應(yīng)用

朱洋

摘要：隨著科技水平的逐步提升，人們加大了對起重機方面的研究，致使起重機的性能與質(zhì)量均得到了改善，與此同時，也對未來的研究工作提出了更高標準，在保證設(shè)備穩(wěn)固、可靠的基礎(chǔ)上，還應(yīng)增強系統(tǒng)維護，改善節(jié)能效果。本文首先介紹起重機控制標準，然后探討變頻器和PLC的實際應(yīng)用，最后研究系統(tǒng)運行。

關(guān)鍵詞：大型起重機;控制;變頻器;PLC;應(yīng)用

1大型起重機簡析

大型起重機在貨運碼頭的應(yīng)用最多，因起重機工作偏于繁忙，且起重負擔重、施工環(huán)境不良，然而，組織生產(chǎn)規(guī)定起重機的調(diào)速性能和系統(tǒng)穩(wěn)定性需求應(yīng)符合標準。常規(guī)條件下，于傳統(tǒng)起重機引入串電阻調(diào)速的手段相對簡單，但也存在一定的缺陷，例如，不能長時間在負荷環(huán)境狀態(tài)下，起動轉(zhuǎn)矩偏小，調(diào)速范圍過小。目前，社會的前進發(fā)展，使得電力電子技術(shù)高度發(fā)展，變頻調(diào)速于施工環(huán)境得到了高效應(yīng)用，變頻技術(shù)可與傳動場合緊密整合。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展進步，減小了噪聲污染，具有優(yōu)良的自控能力，推動了技術(shù)應(yīng)用。調(diào)整優(yōu)化啟動機以后，于電氣傳動系統(tǒng)融入變頻技術(shù)，經(jīng)由適宜的改造，在日常維護中更加穩(wěn)定，增加了系統(tǒng)的有效性，效果非常明顯。

2變頻器以及PLC控制技術(shù)

最近幾年，變頻器是一種新型調(diào)速控制元件，并且此種技術(shù)不斷被使用在工業(yè)控制領(lǐng)域之中，在機床、電梯等設(shè)備上應(yīng)用取得了良好效果。不過因為此種設(shè)備價格比較昂貴，在起重機中應(yīng)用情況比較少見。因為起重機機械的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了更多大型化和智能化的機器，加上現(xiàn)在變頻器技術(shù)的日漸成熟，變頻器和PLC結(jié)合是現(xiàn)在起重機中使用比較常見的一種控制技術(shù)。

變頻器是使用在變頻技術(shù)和微電子技術(shù)上的一種技術(shù)，借助改變電機工作內(nèi)電源的頻率完成工作，實現(xiàn)對電流的合理控制。變頻器一般是交流變直流、逆變器、制動單元等形成，變頻器主要是借助內(nèi)部IGBT快速通斷實現(xiàn)對電源的電壓和品類的合理控制，依據(jù)電機的工作情況為其提供充足的電源電壓，從而可以實現(xiàn)節(jié)能調(diào)速工作基本目標。

PLC是可編程邏輯控制器的簡單稱呼，自身存在可靠性、抵抗各種感染能力，功能性比較強，具有一定拓展性能，整個系統(tǒng)的開發(fā)時間斷，維修和修護起來比較方便，容易改造，體積不打，重量非常輕便，消耗能量比較低等一些列特征，在性能上相對于計電接觸器控制性能更好。從整個系統(tǒng)性能價格上分析，PLC控制相對于繼電器存在的優(yōu)勢更多，使用其中更加方便。

3變頻器和PLC在大型起重機控制中的應(yīng)用

3.1變頻器在起重機起升機構(gòu)中的使用

變頻器在大型起重機中使用能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)調(diào)速，進而可以降低沖擊載荷，使用常見轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速形式，變頻器可以直接改變電源的頻率，進而可以改變整體轉(zhuǎn)速，避免電量浪費，使得整個機器可以平穩(wěn)工作。并且起升機構(gòu)屬位是負載機構(gòu)，對于起動和制動控制需求比較高，并且需要對位置進行合理控制，研究的主要內(nèi)容和對象就是起升機構(gòu)、副起升機，主起升機構(gòu)應(yīng)用一臺變頻器進行驅(qū)動，并且需要在整個過程中不斷強化控制精度，使用旋轉(zhuǎn)編碼器都對設(shè)備進行合理建設(shè)，進而可以滿足整個起升體系信息數(shù)據(jù)足夠準確，副起升機器重點受到以往繼電器的科學(xué)控制影響。起升機器體系實際工作過程中總是圍繞額外電流加以參考，且變頻器存在的額定電流應(yīng)該大于等于電動機預(yù)設(shè)的額定電流，在計算之后可以得出，變頻器額定電流應(yīng)該在滿足額定電流標準指數(shù)基礎(chǔ)上開展工作。起升機構(gòu)控制形式為PG矢量控制形式，整個體系中的編碼器信號信息會穩(wěn)定的傳遞在PLC系統(tǒng)之中，借助程序?qū)ζ鹕龣C構(gòu)的升降系統(tǒng)進行合理控制，自身存在比較高的穩(wěn)定性，能夠快速對系統(tǒng)進行響應(yīng)。

3.2運行整個體系中變頻器的使用思路

通常而言，大車發(fā)動機制一般包含了電動機和變頻器兩個部件，具體來講是兩臺電動機器與一臺變頻器，由于實際運行體系并不嚴格的要求整個體系，且實際工作效果比較單一化，因此調(diào)速運行單位在工作過程中應(yīng)該使用相同類型的變頻器加以工作。此變頻器在實際工作中的容量一定要大于等于兩臺電動機的容量矢量和，控制模式一般是V/F，不能夠采用矢量控制形式。運行機構(gòu)起動時間一定要滿足實際情況，對不同狀態(tài)要選擇自由制動和強制制動形式控制。最后對于體系的停止運行，可以按照停止模式加以設(shè)計，停止具體時間能夠結(jié)合實際情況科學(xué)化設(shè)置，保證期可以使用體系的操作需求，促使起升體系在具體工作中可以存在啟動轉(zhuǎn)矩，可以依據(jù)設(shè)置機械運行的時間和電流的關(guān)聯(lián)，對變頻器進行使用方案的設(shè)置。

3.3 PLC在大型起重機中使用

控制系統(tǒng)為PLC、主令開關(guān)、指示燈和顯示裝置等形成，在PLC系統(tǒng)中，能夠直接將安全部件之中的得到的檢測信號全部保存在PIC輸入系統(tǒng)之中，比如：大車限位開關(guān)、起重限制器信號等，起重機在啟動期間，一般是變頻器以及PLC輸出端共同控制和管理的。結(jié)合啟動具體情況做出具體分析，將工作急需的輸入信號個數(shù)進行確定，進而通過一定程度再對開關(guān)進行合理控制，最終可以模擬輸入點和輸出點，并且，此系統(tǒng)需要八路模擬量進行信號輸送，四路為輸出信號，是變頻器控制信號，并且需要數(shù)字輸入和輸出，因此CUP要選擇CUP226模塊，數(shù)字輸入一般使用EM223。

4實際應(yīng)用效果

4.1在環(huán)境層面產(chǎn)生的效果

以往的起重機系統(tǒng)一般會消耗較多的能源，外加轉(zhuǎn)子回路和通過電阻完成串接則會引發(fā)較大的能源浪費現(xiàn)象，應(yīng)用變頻器和PLC便可規(guī)避上述問題。

4.2在經(jīng)濟層面產(chǎn)生的效果

應(yīng)用變頻器和PLC，則會大大縮減設(shè)備維修成本，增加系統(tǒng)使用壽命，尤其是接觸器，在原有的系統(tǒng)內(nèi)，由于頻繁接觸，則會引發(fā)觸頭燒傷問題，以此來增加設(shè)備應(yīng)用成本。然而，變頻器和PLC的實際應(yīng)用，促使這一問題得到全面解決，并創(chuàng)造了經(jīng)濟效益。同時，返回電網(wǎng)的能量還不具有機械能，保障了電網(wǎng)功率，無需提供變壓器和供電線路相關(guān)投資。

5結(jié)語

現(xiàn)階段，工業(yè)自動化水平不斷提高，變頻器和PLC自身的功能及性能逐步優(yōu)化，變頻器和PLC在大規(guī)模起重機控制層面的應(yīng)用改善了控制系統(tǒng)，使得調(diào)速質(zhì)量有所提高，在其運行以后，系統(tǒng)調(diào)速逐漸趨于平穩(wěn)，有效減小了設(shè)備故障率，十分可靠，同時，交流變頻技術(shù)還讓擴大了電動機轉(zhuǎn)速的實際范圍，在轉(zhuǎn)動環(huán)節(jié)，全面提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻：

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[2]吳亢.淺談PLC控制系統(tǒng)和變頻器在大型起重機中的技術(shù)應(yīng)用[J].化工管理，2016（12）：124.

（作者單位：營口港務(wù)集團有限公司機械分公司）