解析變頻器和PLC在大型起重機(jī)控制中的應(yīng)用

曹夏黃玉麟胡丞熙（. 江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院常州分院， 江蘇 常州 306；.常州劉國鈞高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校， 江蘇 常州 305）

解析變頻器和PLC在大型起重機(jī)控制中的應(yīng)用

曹夏1黃玉麟1胡丞熙2（1. 江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院常州分院， 江蘇 常州 213016；2.常州劉國鈞高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校， 江蘇 常州 213025）

隨著科技水平的逐步提升，人們加大了對起重機(jī)方面的研究，致使起重機(jī)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(biāo)準(zhǔn)，在保證設(shè)備穩(wěn)固、可靠的基礎(chǔ)上，還應(yīng)增強(qiáng)系統(tǒng)維護(hù)，改善節(jié)能效果。本文首先介紹起重機(jī)控制標(biāo)準(zhǔn)，然后探討變頻器和PLC的實際應(yīng)用，最后研究系統(tǒng)運(yùn)行。

變頻器；PLC；大型起重機(jī)；控制

對于大型起重機(jī)控制而言，變頻器和PLC的實際應(yīng)用，不僅可增加系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，提升安全性，還可縮減設(shè)備故障出現(xiàn)的幾率，大幅提升傳動效率。因此，本文對于大型起重機(jī)控制問題的探討研究具有重要的現(xiàn)實意義。

1 起重機(jī)控制標(biāo)準(zhǔn)

起重機(jī)相關(guān)設(shè)計規(guī)范明確指出，在110%額定載荷條件下，起重機(jī)可有序運(yùn)轉(zhuǎn)，較為可靠。當(dāng)供電系統(tǒng)波動處于額定值的-10%時，在此條件下起升額定載荷，不管載荷位于何種位置，均要求控制系統(tǒng)能夠確保機(jī)構(gòu)穩(wěn)步工作，不會出現(xiàn)溜鉤問題。同時，制動器線路一旦出現(xiàn)故障可及時斷開電源，由此可知，應(yīng)針對制動器線路安裝安全保護(hù)裝置。另外，變頻器和PLC還能夠達(dá)成多點控制，每一個控制點存在連鎖反應(yīng)，無論那一時刻僅僅有一個工作點處于工作狀態(tài)，且各控制點均配備緊急斷電裝置。

2 變頻器和PLC的實際應(yīng)用

（1）變頻器的實際應(yīng)用 對于大型起重機(jī)而言，在其控制系統(tǒng)中，應(yīng)科學(xué)選擇變頻器，在實際活動中應(yīng)滿足以下要求：其一，為實現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷，保證與外部有效的通信控制，應(yīng)面向變頻器提供標(biāo)準(zhǔn)接口，并應(yīng)用制動斷續(xù)器，在外部和內(nèi)部之間建立順暢聯(lián)系，全面制動電阻，讓系統(tǒng)擁有動態(tài)制動特性，進(jìn)而適當(dāng)降低減速時間；其二，變頻器應(yīng)擁有多項保護(hù)功能，一旦出現(xiàn)接地故障或者遭遇過電流問題時能夠借助自動保護(hù)功能，實現(xiàn)系統(tǒng)保護(hù)；其三，變頻器還需要具備優(yōu)良的抗沖力，在具體的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，借助運(yùn)動轉(zhuǎn)矩，利用閉環(huán)矢量控制構(gòu)建多段控制，進(jìn)而滿足其中標(biāo)準(zhǔn)。綜上可知，為有效保障起重標(biāo)準(zhǔn)，務(wù)必要科學(xué)選擇變頻器，借助可靠的轉(zhuǎn)矩控制以及科學(xué)的速度，改善系統(tǒng)運(yùn)行效果。

（2）電動機(jī)的實際應(yīng)用 對于起重機(jī)而言，應(yīng)用電動機(jī)時，要求科學(xué)選擇電動機(jī)容量，一般應(yīng)參照特定公式進(jìn)行計算。同時，選擇電動機(jī)時需統(tǒng)籌下述兩方面內(nèi)容，其一，電動機(jī)的極限轉(zhuǎn)矩值與負(fù)載力矩是否呈現(xiàn)大于兩倍的關(guān)系，并可負(fù)擔(dān)國標(biāo)規(guī)定的正常的電壓波動范圍；其二，考慮額定負(fù)載。

（3）制動單元 在系統(tǒng)的實際運(yùn)行與不斷提升過程，因電動機(jī)運(yùn)行會出現(xiàn)負(fù)載，在某種情形中，這些負(fù)載出現(xiàn)轉(zhuǎn)化，變成機(jī)械能，為處理該機(jī)械能，則應(yīng)借助制動單元來實現(xiàn)。常規(guī)條件下，對整個系統(tǒng)而言，為有效處理該能量，一般采用下述兩種手段，其一，借助直流線層面的回饋，讓能量轉(zhuǎn)換流向電網(wǎng)，此種處理手段除對電網(wǎng)提出了嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)外，且回饋裝置十分昂貴，與經(jīng)濟(jì)性原則不符；其二，借助制動電阻，依托制動單元來吸收能量，在綜合實踐中，主要選擇和應(yīng)用此種處理手段。

3 系統(tǒng)運(yùn)行

（1）變頻器 對起重機(jī)系統(tǒng)而言，變頻器的應(yīng)用具體體現(xiàn)下述方面：其一，借助DTC技術(shù)，即便不具備測速發(fā)電機(jī)以及光碼盤，仍可達(dá)成零轉(zhuǎn)速滿轉(zhuǎn)矩，通過低電流實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩，合理實現(xiàn)系統(tǒng)反饋。在該環(huán)節(jié)，極限轉(zhuǎn)矩超出220%額定轉(zhuǎn)矩，不僅符合電動機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，并符合電動機(jī)負(fù)載條件下力矩的規(guī)范；其二，系統(tǒng)內(nèi)部的電動機(jī)借助磁通優(yōu)化作用，顯著降低噪聲，同時，滿足負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)，改善系統(tǒng)運(yùn)行效果，在該環(huán)節(jié)，系統(tǒng)利用電動機(jī)的各種負(fù)載作用，其運(yùn)行效率能夠得到提高；其三，圍繞變頻器以及電動機(jī)配置濾波器，以此來保護(hù)電動機(jī)內(nèi)部的絕緣，這是因為在具體的轉(zhuǎn)動過程可能產(chǎn)生電流脈動。另外，借助磁通制動，進(jìn)一步管控運(yùn)行速度，提升精確度。

（2）日常檢修 在日常檢修工作中，因開展電阻試驗，涉及每一個開關(guān)觸頭，同時，還應(yīng)開展直阻測試，該試驗一般圍繞變壓器與電動機(jī)來開展。在實際測試過程，如果發(fā)現(xiàn)接頭溫度高于80℃的接頭，一定要開展分解檢測，統(tǒng)籌各相關(guān)因素，認(rèn)真檢查，綜合分析，有效處理，規(guī)范測試，確保檢測達(dá)標(biāo)。

（3）系統(tǒng)管理 起重機(jī)的運(yùn)行一般借助電控系統(tǒng)實現(xiàn)控制，其中電控系統(tǒng)大多為PLC，因存在優(yōu)良性能與顯著功能，這不僅可準(zhǔn)確評估外部電氣元件，準(zhǔn)確檢測性能，增加操作直觀性，促進(jìn)人工操作，而且將自動控制變成了現(xiàn)實，借助操作室內(nèi)部的觸摸屏可有效顯示系統(tǒng)故障，并可展現(xiàn)所有運(yùn)行狀態(tài)。

綜上可知，對起重機(jī)控制而言，變頻器和PLC的實際應(yīng)用獲得了可觀的效果，其中在經(jīng)濟(jì)效益層面，變頻器和PLC可縮減設(shè)備維修成本，提升系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備的使用效果，在接觸器中表現(xiàn)的最為明顯，且不會出現(xiàn)機(jī)械能重新流入電網(wǎng)的現(xiàn)象，使其處于正常功率，而在環(huán)境效益層面，因在原有的起重機(jī)系統(tǒng)中，相應(yīng)的電能消耗率偏高，外加轉(zhuǎn)子回路的作用，引發(fā)了能源浪費(fèi)問題，但變頻器和PLC可有效緩解能源浪費(fèi)問題。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段，變頻器和PLC趨于成熟，功能齊全，變頻調(diào)試以及PLC技術(shù)均得到了大面積應(yīng)用，改進(jìn)了控制系統(tǒng)，優(yōu)化了調(diào)速質(zhì)量。自投入運(yùn)行之后，系統(tǒng)調(diào)速愈發(fā)平穩(wěn)，十分可靠，傳動效率大幅提升。在未來，變頻器和PLC將會更加普及，也會顯著改善起重機(jī)的控制現(xiàn)狀。

［1］金振杰.解析變頻器和PLC在大型起重機(jī)控制中的應(yīng)用［J］.中國機(jī)械，2015，（4）:74-75.

［2］張令山.解析變頻器和PLC在大型起重機(jī)控制中的應(yīng)用［J］.中國機(jī)械，2014，（4）:87-88.

［3］樊良旺.解析變頻器和PLC在大型起重機(jī)控制中的應(yīng)用［J］.中國化工貿(mào)易，2015，7（33）:430.