无人天车电气控制系统中的变频器选择与PLC通信

2019-01-04石玉刚

中国金属通报 2019年1期

石玉刚

（北京首钢股份有限公司，河北迁安 064404）

从现实角度出发来看，在以往天车运行时，其常会出现的可靠性差、故障率高、维修困难等情况较为突出，且天车电器元件损耗也相对较大；但对这PLC代替传统控制器，相应电频器代替电动机子串频敏电组器的调速方式，使整个电气控制系统得到全方位的有效改善，提高了天车运行效率和运行稳定性同时，确保其使用年限得到有效延长。

1 无人天车内容及电气控制系统要点

无人天车即通过控制编程，实现自动起吊、下放、搬运重物并重物在一定距离水平移动的起重搬运设备，其是现代化生产中必不可少的应用工具。其主要以大车、小车、电动机、减速机、控制系统等设备组成。其中无人天车电器控制系统作为其自动制动核心，其系统主要由配电保护、主起升机构、副起升机构、大车运行机构、小车运行机构、PLC控制模块组成；其系统模块所包含PLC控制系统、变频器、同步系统、纠偏系统、制动器控制、保护系统等多种分项功能，运行原理即在相应操控联动平台上主令控制器手动控制装置设置完成，按照总线与PLC通信将发出指令信号做PLC模块传输，CPU根据相应指令信号在处理完成后直接对控制信号做输出处理，待其传输至各控制器中，各控制器便会带动接触器来对相应天车各控制部分机构进行实时的运行制动指令设定；后续天车各限位开关信号可以将此期间所有信息向PLC做实时反馈，以保障天车运行作业期间的安全稳定性[1]。

2 无人天车电气控制系统中的变频器与PLC价值作用

2.1 变频器功能价值

结合上文对无人天车内容及电气控制系统要点分析，可以看出其电气系统变频器与PLC对整个天车运行效率和运行品质的提升效果显著。其中变频器所具有的调速系统保护性较强的优势较为明显，且变频器调速的体积小、通用性强、动态响应快、工作频率高、保护性完善、可靠性好、使用方便等特性，较之传统调速系统功耗性能实效性得以全面提高；与此同时变频器可做电机软启动，使电机能够具备最快的动态响应继而实现无级调速，且其还可以为电机部分参数进行实时补偿，对电源以及稳压器的缺相、欠压、过压、过流等都可进行实时的校验监测，以达到随时采取应变措施来保护电机的目的。变频器能够有效提高无人天车工作可靠性，通常以往的天车拖动系统主要是以在运动状态下进行抱闸来体现，而采用变频调速能够在基本停住状态下进行抱闸最大限度减小闸屁磨损情况；且其操作手柄便捷性和稳固性也较为突出，变频调速后相应操作手柄受力也会随之减小，降低了手柄损坏率。选用变频器可以降低控制系统故障概率，以往天车系统往往是采取较为复杂的接触器以及继电器进行相应控制，整个工作可靠性无法得到保障，故障率相对较高，而选取变频器控制系统则可有效简化控制系统，使其可靠性得以全面提高；同时变频器运行期间的节能效果也较为突出，其对外接电阻内耗大量电能可进行全面节约，在起重机下放重物时可将重物设计方案位能做电源反馈。总体来看变频器选用对整个无人天车系统工作运行质量的提升效果显著[2]。

2.2 PLC通信作用实效性

利用PLC通信程序对无人天车各工况做实时协调，能够保障其整个工作状态的稳定性和安全性，全面促进工作可靠性；其所具有的扫描速度快、控制便捷灵活、体积较小、结构内紧凑等特点，保障了硬件资源丰富性和执行速度高效性，同时其较为独到的抗干扰设计能够对整个系统运行期间数据做全方位的实时保护，以此达到提升无人天车运行品质的目的，其也是我国无人天车系统运行水平不但得以提高进步的必要条件。

3 无人天车电气控制系统中的变频器选择与PLC通信应用

3.1 变频器的合理选择应用

无人天车电气控制系统中的扁平器选择与PLC通信应用，在实际实践期间主要以变频器选择、PLC程序选择设计、其他分项系统设计（备用应急系统、电器同步自动纠偏、安全保护）来体现。其中在进行变频器选择时，根据当前无人天车结构特点来确定相应变频器型号；按照变频器软件性能必须满足对负载速度控制、转矩控制、电器制动灯多方面有深入优化的特点，做相应选取；注重其整体安全性能，并突出限流功能，减少启动时对电网造成的不良冲击；针对零速全转矩功能，在吊钩由运行状态降为零速时相应系统会产生一定转矩并对转矩进行实时确认，保障相应电磁制动器彻底抱住电动机轴避免溜钩现象发生；以此使无人天车电器控制系统中变频器选择应用的专业合理性能够完全达到预期[3]。

3.2 PLC程序选择设计应用

无人天车电气控制系统中PLC通信应用主要是以PLC程序选择设计来体现，这个过程中必须根据实际情况，明确输入输出信号数量、参数、性能具体标准要求，突出PLC控制器本身功能特定，选取块式编程的方式，来使其运行可靠性、功能丰富性得以充分体现。以西门子S7-200CN系列PLC控制器为例，其具备六个独立的30kHz高速计数器，在将其做二进制码转换起升高度时可对天车起升高度偏差做细微华调整，使天车设备运行稳定性得到有效保障；且PLC控制器往往有至少两个通讯编程口，继而有效提升了整个变频器开关量控制功能，使相应变频器启停以及速度给定开关量控制多样化特点得到实时展现。总体来看，无人天车电器控制系统中的PLC通信应用增强了小车以及升降机构的控制效率，也对变频器通信品质提升有一定实质性作用。

3.3 其他分项系统设计应用

其他相关分项系统设计应用，决定着无人天车电气控制控制系统中的变频器选择与PLC通信应用效果。因此在进行备用应急系统设计应用时，必须按照在出现紧急情况时，采取备用控制系统的形式，确保天车作业过程不会被终止的现象发生。就目前现实情况来看，在对其备用应急系统设计时，主要是按照两套无人天车PLC和变频器控制系统设置，一套为总线通信，在常规作业时应用；一套为开关量控制，出现紧急情况时做应急备用应用。两套参数作业速度给定呈现完全同步统一特性，在实践期间一旦相关专业人员接收到应急警报便会进行无缝切换，在查明应急故障并解决后，在切换回总线系统，保障无人天车系统作业的稳定性和高效性。

相应自动纠偏及电气同步分项设计则主要应用至双沟式的无人天车上，在正式启动过后，其系统便会进入自动纠偏状态，以此确保双钩作业位置的同步性能够得到有效保障，一旦出现偏斜量超过限定值时便会出发纠偏指令，使天车工作运行实效性完全达到预期标准。而安全保护，作为无人天车电气控制控制系统中的变频器选择与PLC通信应用必不可少的一环，在实践期间主要在无人天车机械两侧端梁以及平台处做两只以上安全门开关设置，明确所有开关全处于闭合状态时说明天车运行处于安全状态中。无人天车电气控制系统中的变频器选择与PLC通信应用，使无人天车系统工作可靠性得到显著提升，运行期间节能型较为客观，且调速质量的提高使得其整体定位精度和运行效率得到有效保障。