探讨大型起重机控制中变频器和PLC的应用

朱洋

摘要：随着科技水平的逐步提升，人们加大了对起重机方面的研究，致使起重机的性能与质量均得到了改善，与此同时，也对未来的研究工作提出了更高标准，在保证设备稳固、可靠的基础上，还应增强系统维护，改善节能效果。本文首先介绍起重机控制标准，然后探讨变频器和PLC的实际应用，最后研究系统运行。

关键词：大型起重机;控制;变频器;PLC;应用

1大型起重机简析

大型起重机在货运码头的应用最多，因起重机工作偏于繁忙，且起重负担重、施工环境不良，然而，组织生产规定起重机的调速性能和系统稳定性需求应符合标准。常规条件下，于传统起重机引入串电阻调速的手段相对简单，但也存在一定的缺陷，例如，不能长时间在负荷环境状态下，起动转矩偏小，调速范围过小。目前，社会的前进发展，使得电力电子技术高度发展，变频调速于施工环境得到了高效应用，变频技术可与传动场合紧密整合。随着技术的不断发展进步，减小了噪声污染，具有优良的自控能力，推动了技术应用。调整优化启动机以后，于电气传动系统融入变频技术，经由适宜的改造，在日常维护中更加稳定，增加了系统的有效性，效果非常明显。

2变频器以及PLC控制技术

最近几年，变频器是一种新型调速控制元件，并且此种技术不断被使用在工业控制领域之中，在机床、电梯等设备上应用取得了良好效果。不过因为此种设备价格比较昂贵，在起重机中应用情况比较少见。因为起重机机械的不断发展，出现了更多大型化和智能化的机器，加上现在变频器技术的日渐成熟，变频器和PLC结合是现在起重机中使用比较常见的一种控制技术。

变频器是使用在变频技术和微电子技术上的一种技术，借助改变电机工作内电源的频率完成工作，实现对电流的合理控制。变频器一般是交流变直流、逆变器、制动单元等形成，变频器主要是借助内部IGBT快速通断实现对电源的电压和品类的合理控制，依据电机的工作情况为其提供充足的电源电压，从而可以实现节能调速工作基本目标。

PLC是可编程逻辑控制器的简单称呼，自身存在可靠性、抵抗各种感染能力，功能性比较强，具有一定拓展性能，整个系统的开发时间断，维修和修护起来比较方便，容易改造，体积不打，重量非常轻便，消耗能量比较低等一些列特征，在性能上相对于计电接触器控制性能更好。从整个系统性能价格上分析，PLC控制相对于继电器存在的优势更多，使用其中更加方便。

3变频器和PLC在大型起重机控制中的应用

3.1变频器在起重机起升机构中的使用

变频器在大型起重机中使用能够实现平稳调速，进而可以降低冲击载荷，使用常见转子串电阻调速形式，变频器可以直接改变电源的频率，进而可以改变整体转速，避免电量浪费，使得整个机器可以平稳工作。并且起升机构属位是负载机构，对于起动和制动控制需求比较高，并且需要对位置进行合理控制，研究的主要内容和对象就是起升机构、副起升机，主起升机构应用一台变频器进行驱动，并且需要在整个过程中不断强化控制精度，使用旋转编码器都对设备进行合理建设，进而可以满足整个起升体系信息数据足够准确，副起升机器重点受到以往继电器的科学控制影响。起升机器体系实际工作过程中总是围绕额外电流加以参考，且变频器存在的额定电流应该大于等于电动机预设的额定电流，在计算之后可以得出，变频器额定电流应该在满足额定电流标准指数基础上开展工作。起升机构控制形式为PG矢量控制形式，整个体系中的编码器信号信息会稳定的传递在PLC系统之中，借助程序对起升机构的升降系统进行合理控制，自身存在比较高的稳定性，能够快速对系统进行响应。

3.2运行整个体系中变频器的使用思路

通常而言，大车发动机制一般包含了电动机和变频器两个部件，具体来讲是两台电动机器与一台变频器，由于实际运行体系并不严格的要求整个体系，且实际工作效果比较单一化，因此调速运行单位在工作过程中应该使用相同类型的变频器加以工作。此变频器在实际工作中的容量一定要大于等于两台电动机的容量矢量和，控制模式一般是V/F，不能够采用矢量控制形式。运行机构起动时间一定要满足实际情况，对不同状态要选择自由制动和强制制动形式控制。最后对于体系的停止运行，可以按照停止模式加以设计，停止具体时间能够结合实际情况科学化设置，保证期可以使用体系的操作需求，促使起升体系在具体工作中可以存在启动转矩，可以依据设置机械运行的时间和电流的关联，对变频器进行使用方案的设置。

3.3 PLC在大型起重机中使用

控制系统为PLC、主令开关、指示灯和显示装置等形成，在PLC系统中，能够直接将安全部件之中的得到的检测信号全部保存在PIC输入系统之中，比如：大车限位開关、起重限制器信号等，起重机在启动期间，一般是变频器以及PLC输出端共同控制和管理的。结合启动具体情况做出具体分析，将工作急需的输入信号个数进行确定，进而通过一定程度再对开关进行合理控制，最终可以模拟输入点和输出点，并且，此系统需要八路模拟量进行信号输送，四路为输出信号，是变频器控制信号，并且需要数字输入和输出，因此CUP要选择CUP226模块，数字输入一般使用EM223。

4实际应用效果

4.1在环境层面产生的效果

以往的起重机系统一般会消耗较多的能源，外加转子回路和通过电阻完成串接则会引发较大的能源浪费现象，应用变频器和PLC便可规避上述问题。

4.2在经济层面产生的效果

应用变频器和PLC，则会大大缩减设备维修成本，增加系统使用寿命，尤其是接触器，在原有的系统内，由于频繁接触，则会引发触头烧伤问题，以此来增加设备应用成本。然而，变频器和PLC的实际应用，促使这一问题得到全面解决，并创造了经济效益。同时，返回电网的能量还不具有机械能，保障了电网功率，无需提供变压器和供电线路相关投资。

5结语

现阶段，工业自动化水平不断提高，变频器和PLC自身的功能及性能逐步优化，变频器和PLC在大规模起重机控制层面的应用改善了控制系统，使得调速质量有所提高，在其运行以后，系统调速逐渐趋于平稳，有效减小了设备故障率，十分可靠，同时，交流变频技术还让扩大了电动机转速的实际范围，在转动环节，全面提高了生产效率。

参考文献：

[1]魏焱焱.变频器和PLC在大型起重机控制中的应用[J].中国设备工程，2017（16）：97-98.

[2]吴亢.浅谈PLC控制系统和变频器在大型起重机中的技术应用[J].化工管理，2016（12）：124.

（作者单位：营口港务集团有限公司机械分公司）