起重设备控制系统与变频器应用

2019-07-12陈龙张千朋洪腾飞

电子技术与软件工程 2019年9期

文/陈龙张千朋洪腾飞

目前，起重设备已经应用于我国各个领域，建筑、港口、货运、农业等。根据应用的领域不同，起重设备的种类也有很多，但基本都是由金属绳和卷筒组成。起重设备主要用于大型货物的移动、安放和提升等。由于起重设备工作环境的特殊性，多数环境条件恶劣，传统的机器设备多采用机械式的模式，控制困难，机器磨损程度大，后期维护困难，尤其是安全性差。因此，如何对于传动的起重设备进行改良是直接关系到经济发展的重大问题。随着电子技术和电气技术的不断发展，人们发现在起重设备中加入电子元件可以有效提高起重设备的可操作性和安全性。本文通过PLC控制系统和变频器共同作用实现对起重设备的控制和操作。

1 PLC控制系统及变频器介绍

1.1 PLC控制系统简介

PLC指的是可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC的出现，能够通过输入的指令，通过内部程序，达到对机械设备的有效控制，从而提高规范生产，提高工作效率。对于起重设备俩说，PLC可以通过控制设备内部的继电器达到控制整个设备的目的。

PLC与传统的控制方式截然不同，传统的控制方式只是单纯从工业控制的层面达到控制设备的目的，还处于工业发展的初级阶段。而电子技术和人工智能程度的不断提高，使得PLC与计算机技术结合到了一起，由于其操作的灵敏性和应用的广泛性，目前已经应用于各个领域。与传统的控制方法相比，PLC控制技术操作更加简单，操作人员更容易上手，经过短时间的培训就能够达到熟练的程度，并且有更高的准确性和抗干扰的能力，从而也有更长的使用寿命，对于设备的后期维护也更容易。

1.2 变频器的简介

图1：交-直-交变频器的基本结构

变频器，顾名思义是变换频率的，简单来说，就是通过对频率的调节，到达设备电机转速的调节，最终使整个设备的运行达到一个稳定的状态。通常情况下，设备的转速都是固定，这就限制了设备的用途，因为多数情况下是需要根据不同情况来不断调节设备的转速，而变频器的出现不仅仅能够调节设备的转速，还能够借助一些电子元件，使设备的功能性更加完善，因此变频器已经是工业发展必不可少的设备，应用范围也十分广泛。目前市场上变频器的型号种类很多，那不同的而应用领域提供了不同的选择。对于变频器的选择应该根据使用范围的不同综合考虑，选择符合实际需要的变频器，中小变频器中较为常见的是交-直-交电压型变频器（如图1）。同时，目前变频器多与PLC技术融合使用，这种情况下，对于变频器的选择就要重点考虑是否与PLC系统型号匹配，这样才能达到最优的配置，达到提高生产效率的目的。

2 PLC控制系统及变频器在起重设备中的应用

前面提到，传动的起重设备多采取机械式单机操作模式，对于这种操作方式来说，磨损程度大，设备使用寿命短，而且后期维护困难，维修费用高。而PLC采用开关逻辑控制，结合计算机的应用，实现了电子化控制，甚至是智能化控制。这样的控制方式能够延长机器设备的使用年限。同时，起重设备多应用于环境恶劣的情况下，设备的运行状态容易受到外界环境的干扰，而PLC的自动控制技术方面有着很强的优势，通过掌握设备的基本信息展开合理控制，抗干扰能力很强，因此能够使起重设备的运行状态更加稳定。而且，PLC控制系统的加入，使机器设备从原始的单机控制过度到联机控制的模式，有效提高了设备的性能，通过联机的方式，可以将数据传输到计算机，通过计算机发送给管理部门，实现远程控制，同时能够对设备的运行状况进行监管和记录，这样以来，就能够实现通过计算机和电子技术实现设备运行过程中的自动化。

对于没有加入变频器的传统起重设备来说，由于固定的转速使得设备的运行受到客观条件的制约，而变频器能够对设备运转速度展开有效调节，确保设备能够根据实际情况调节运转速度，同时调节的效率是很高的，基本能到100%，更重要的是，变频器可以不间断调节，这样就能够有效的提高设备的工作效率，这样还能在一定程度上达到节约用电量的目的，特别是在工业生产中，基本的要求就是注重节能减排。

目前，市场上多数的变频器大多可以进行联网，这样以来，PLC与变频器结合应用到起重设备中，可以使设备实现有效连接。PLC可以用来实现设备的远程控制，变频器可以调节设备转速，两者结合能够提高设备的使用效率，节约用电量，不仅提升了设备的使用率，提高了经济效益，同时还实现了节能降耗的目的。