安川的CIMR-G7 B系列变频器在门机中的应用

陈虹洁 魏 超

（烟台南山学院计算机与电气自动化学院 山东 龙口 265713）

随着近年中国经济的迅速发展，起重机作为一种运输机械，广泛应用于工矿企业、仓库车站、港口等领域，如今国内大型装卸起重机采用日本安川的电控系统较多，安川变频器中的CIMR-G7较先进的一系列产品，是一种系统驱动的反相器，为标准型号提供V／f控制和矢量控制。变频器调速控制方式可使起重机运动平稳、调速和微动操作性能良好，并且其具有调速范围广、平滑较高、机械特性较硬的优点，可以方便地实现恒转矩或恒功率调速，整个调速特性可与直流调速媲美。从而有效地提高作业的效率与作业的安全性。装卸起重机中的起升机构为最复杂和重要的机构，下面我们主要介绍起升机构。

1 起重机起升工作原理与变频调速原理

装卸起重机的起升机构一般都是由两台变频器分别驱动两台电动机，通过一个减速箱驱动两个卷简来进行集装箱的装卸。

1.1 起升机构的机械特性及工作状态

起升机构是起重机最主要的机构，在起升或下降过程重力作用的影响很大，上升时重力作用为阻力负载、下降时则转变为动力负载，起升机构负载属恒转矩负载其值不随速度的变化而变化。

1.2 变频调速控制原理

由变频调速控制原理得到改变电动机定子侧供电电源频率 ，即可以改变其同步转速，实现无级调速的目的。

1.3 交流电动机调速

基频(电机额定频率)以下调速时，应尽量保持主磁通不变，这就要求在降低供电电源频率的同时，也应降低感应电动势，使电源频率/感应电动势等于常数，这种恒磁通控制属于恒转矩控制方式。

2 系统控制方案

2.1 门机起升机构控制系统主要硬件设备

本系统控制主要采用可编程控制器与变频器相互协调来完成起重机的平稳控制。

1）变频专用电动机2台，型号为安川BDK-IKMU，功率600kW，4P，CONT，750/1 800r.min～1，AC310/420V，1005/1320A。

2）起升电机的冷却风机2台，型号为安川FELF-5，功率5.5kW，AC380V。

3）起升制动器分为高速4个和低速2个制动器，型号为高 速 ZPMC YP41-4500-800X30，380V； 低 速 ZPMCSBB365，380V。

4）起升变频器柜2台，内置YASKAWA全数字式交流变频器CIMR-G7B两套。

5）编码器4个，其中2个相对编码器型号为：安川LF-60B-S89A。另外2个绝对值编码器型号为欧姆龙 MREG64SP062FBC。

6）起重机为改善功率因数和减少能源消耗采用2套交流电抗器，型号为安川EPJ615540，400V，800kW。

7）起升主令型号为安川 MKLC-03ER-HP6/EG6PAG5C-8。

8）PLC配置。我公司采用日本YASKAWA(安川)公司的全系列专用港机PLC中CP-317系列可编程系统。

2.2 系统具体运行情况

1）故障显示人机交互界面。

2）岸桥通过司机室主令手柄对起升机构、俯仰机构、大车机构进行控制。

3）系统运行方式本系统设有不同的程序段，在进行不同机构运行时调用不同的程序段，在每个程序段设有故障代码，对相应故障进行记录。

3 控制系统特点及优越性

3.1 系统特点

1）港口起重机械起升机构的主要技术参数有最大起升重量和起升速度，它们直接影响整机的起吊能力及装卸效率。

2）本系统将PLC技术与变频器技术相结合，采用矢量控制，极大地提高了系统性能，成为生产控制的坚实基础。

3）安川专用起升电机与普通变频电机相比，有其优越性。

①适应码头工作环境。②电机效率提高。

3.2 系统的优越性

1）动态的高速响应。角速度ω、定子电流I和转矩T的跟踪性能良好，响应时间在100ms以内。

2）低频转矩增大。由于矢量控制变频器能保持磁通恒定，转矩与I呈线性关系，故在极低频时也能使电动机的转矩高于额定转矩，甚至在1Hz时，电机也能输出15O%额定转矩。

3）控制的灵活性。在系统内用不同的函数发生器作为磁通调节器即可获得他励或串励直流电动机的机械特性。

4）调速比可达1:50，且启动停止具有极高的平稳性。

5）节能效果显著。在矢量控制中控制滑差频率使电机效率达到最高。

6）实施零速抱闸。可以全速受控减少抱闸闭合时的振动及抱闸磨损。

7）简化了电控系统，省去大量接触器、继电器，减低了故障率，使得系统更加稳定。

8）本控制系统由于在码头使用，所以在控制柜和电机内装有除霜器，以防止设备的损害，另外在控制柜所在房间加装有空调，保障温度时刻在常温。

4 结论

从应用效果上看，起升机构是起重机械中最重要的运行机构，通过采用先进的传感器技术以及稳定的PLC控制技术，大大提高了整机的准确性和稳定性，其各项性能均达到要求，系统自运行以来一直稳定正常。对港口起重装卸的稳定、生产效率高、降低维修成本、减轻工人的劳动强度起着重要作用，取得了较好的经济效益和社会效益。

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