ＰＬＣ、变频器在３２／１０ｔ起重机控制系统中的应用

【摘 要】对起重机在工厂中的实际应用和运行特点以及控制系统的现状、存在的问题进行了研究分析，并介绍了PLC在起重机电气保护系统中的应用。

【关键词】起重机；研究分析；应用

Application of PLC, transducer in 32/10 t derrick control system

Hu Guo-ning

(Shandong Wansida group Jinan Shandong 250014)

【Abstract】Derrick is in the factory of physically apply with the present condition, existence of the movement characteristics and the control system of the problem carried on research analysis, and introduced PLC in the application in the derrick electricity protection system.

【Key words】Derrick; Research and analysis; Application

1. 前言

桥式起重机是一种用来起吊、放下和搬运重物并使重物在一定距离内移动的起重搬运设备，在生产过程中起着重要作用。本文是对起重机在工厂中的实际应用和运行特点以及控制系统的现状、存在的问题进行研究分析后，详细阐述了PLC在起重机控制系统中的应用原理和应用原则，利用PLC在起重机的运行控制系统中对继电器、接触器的代替，给出了基于PLC的起重机电气线路原理图设计，极大的提高并满足了起重机在特殊条件下的控制要求，改善了起重机在特殊环境下的运行性能；详细阐述了交流变频调速技术应用于起重机时的电动机、变频器及其制动方式的选型原则，以及变频器对调速系统进行的改造；概述了PLC在变频调速中的灵活应用。本文还简要介绍了PLC在起重机电气保护系统中的应用。进而实现工厂车间起重机的安全、高效、平稳运行, 达到了节能降耗和减少故障的目的。

2. 当前起重机控制的现状及存在的问题

据有关资料报道，目前我国桥式起重机大多分为起重机升降、小车、大车三部份。其中32/10t起重机升降由一台45KW绕线式异步电动机驱动(主钩)和一台15KW绕线式异步电动机驱动(副钩)，大车由两台7.5KW绕线式异步电动机驱动、小车由一台5.5KW绕线式异步电动机驱动。在原传动控制中，其一采用转子串接电阻的调速方式（也是有级调速）. 但因为不能改变同步转速，致使传动系统机械特性较差，从而使速度的稳定性和调速精度很差，所串电阻长期发热浪费能量。其二由于工作环境差,粉尘和有害气体对电机的集电环、电刷和接触器腐蚀性大，加上工作任务重,实际过载率高,由于冲击电流偏大,容易造成电动机触头烧损、电刷冒火、电动机及转子所串电阻烧损和断裂等故障, 影响现场生产和安全,工人维修量和产生的维修费用也很高。综上所述原设备存在的主要缺点如下：（1） 拖动电动机容量大，起动时电流对电网冲击大，设备冲击严重、噪音大。由于负载的变化、轨道的平整度、电动机参数的分散性等导致大梁扭动和行车上的电控设备的震动大。

（2） 起重机升降、小车、大车起动、停止速度过快，而且都是惯性负载，机械冲击也较大，机械设备使用寿命缩短，操作人员的安全系数较差，设备运行可靠性较低。

（3） 由于电动机一直在额定转矩下工作，而每次升降的负载是变化的，因此容易造成比较大的电能浪费。

（4） 起重机每天需进行大量的装卸操作，由于绕线式电机调速是通过电气驱动系统中的主要控制元件——交流接触器或凸轮控制器来接入和断开电动机转子上串接的电阻，切换十分频繁，在电流比较大的状态下，容易烧坏触头。同时因工作环境恶劣，转子回路串接的铜电阻因灰尘、设备振动等原因经常烧坏、断裂。因而设备故障率比较高，维修工作量比较大。

（5） 在起重机起升的瞬间，升降电动机有时会受力不均匀，易过载，直接造成电机损坏或者钢丝绳断裂。

（6） 为适应起重机的工况，起重机的操作人员经常性的反复操作，起重机的电器元件和电动机始终处于大电流工作状态，降低了电器元件和电动机的使用寿命。

（7） 起重机工作的协调性主要靠操作人员的熟练程度。由于升降、大车、小车三个凸轮控制器之间没有固定的联系，在起重机工作时操作人员劳动强度比较大，容易疲劳，易产生误操作。

针对上述现有技术存在的不足，在该起重系统加入了三菱PLC控制,以程序控制取代继电器——接触器控制，交流电动机调速方式采用变频调速，进而实现了起重机的半自动化控制，使系统更加稳定。

同时还提高了设备的档次。由三菱可编程控制器控制三菱变频器实现电机软起动，多段速运行，一般采用6段速度运行，从低到高自由切换。可实现有精确控制定位要求的作业； 软启动、软停止的功能降低了机械传动冲击，可明显改善钢结构的承载性能，延长了起重机的使用寿命。使用了三菱可编程控制器，不但简化了控制电路，有效解决原电气系统接线复杂问题，降低了系统故障机率，而且易维护； 通过三菱PLC实现了逻辑控制和时间参数的精确调整，同时也增加了系统的可靠，减少了故障率。

操作人员可通过操作台，把控制命令输入到三菱PLC ，然后用三菱PLC根据控制条件对三菱变频器进行控制，并在PLC中加入了限位，由于变频调速系统具有体积小、通用性强、动态响应快、工作频率高、保护性能完善、可靠性好、使用方便等卓越的性能而优于以往的任何调速方式；变频器上加了制动装置后使整机性能有较大的提高.如起升行走平滑,稳定,被吊物件定位准确.电动机在低速时，能200%力矩输出，即使制动器松动或失灵时，也不会出现重物下滑，防止了溜钩的出现，确保系统安全可靠； 加上三菱变频器自身保护功能齐全,如过流,过载，过压等都能及时报警及停止，减少了起重机故障，提高了安全性能。同时三菱变频器具有限流作用，可以减少启动时对电网冲击，有利于车间内其它设备正常运行。

原拖动系统是在运动的状态下进行抱闸的，采用变频调速后，可以在基本停住的状态下进行抱闸，闸皮的磨损情况大为改善；

节能效果十分可观：绕线转子异步电动机在低速运行时，转子回路的外接电阻内消耗大量的电能。采用变频调速系统后，非但外接电阻内消耗的大量电能可以完全节约，并且在起重机放下重物时，还可将重物释放的位能反馈给电源。

［文章编号］1006-7619（2008）09-22-547

［作者简介］胡国宁(1961.9- )，男，工程师。