港口起重机PLC与变频控制技术的应用

孙冰正 宋鹏 周健 青岛前湾联合集装箱码头有限责任公司

桥式起重机设备属于物料搬运、装设和安装的设备机械，可以减轻人工劳动强度，全面提升生产效率，因此在多行业领域得以广泛应用。由于生产作业难度持续提升，加大了起重机设备电气控制难度，此时就需要应用可编程逻辑控制器，以此提升电气控制效果。部分学者应用可编程逻辑控制器改造起重机的继电器控制电路，全面提升设备利用效率。

一、起重机控制系统建设

（一）可编程逻辑控制器选型

在选择可编程逻辑控制器时，需要充分考虑到使用性能、生产厂家、结构分类的因素，因此决定应用三菱Q 系列可编程逻辑控制器。

桥式起重机运行操作期间，需要应用可编程逻辑控制器处理相关数据信息，以此发挥出良好实时性与处理速度优势。所以选择三菱Q 系列的运动控制器，确保电气控制的有效性。通过可编程逻辑控制器的中央处理器，实现高速顺序程序处理，通过运动控制器的中央处理器具，能够实现高速运行控制，全面满足桥式起重机设备的控制要求。按照初期设计的输入与输出模块，明确32点输入模块和8 点输出模块，具体配置如下：1 块电源，中央处理模块、数字量输入/输出模块。

（二）可编程逻辑控制器内部逻辑运算原理

可编程逻辑控制器可以通过运行程序实现控制效果，采用扫描方式，借助输入量采集、程序执行、控制量输出等方式，以此确保程序运行效益。在逻辑运算期间，需要从第一条指令开始，在跳转指令和无间断指令要求下，根据程序存储地址号码，并且按照标准顺序执行相关命令，直至程序最后一条命令为止。之后再从头扫描，如此循环。

（三）绘制梯形图

在编写程序时，应当按照从左至右、从上至下顺序。为了减少程序执行步骤，需要确保程序为上大下小、左大右小。此外，按照桥式起重机的运行要求，必须关注到定时器、内部辅助继电器、计数器、输入输出继电器的触电可以多次使用，不需要复杂程序结构减少触电应用次数。每一行梯形图都是从左母线开始，从右母线终止。不能将触点放置在线圈右侧。除过步进程序外，所有高级指令、计数器、定时器和线圈都不能和左母线直接相连接。如果任何时候需要执行程序段时，可以通过特殊内部常闭继电器、无内部继电器的常闭触电实现连接。在程序内，不能在同一编号线圈内出现两次输出，也不能出现桥式电路。

二、变频调速的控制原理

变频器系统的最主要功能便是能将交流电实时的转化成直流电，其通常都是由主电路和控制电路两部分组成的，在起重机设备的运行过程中，在变顺器的控制作用下直流电压更加的稳定和安全了、电路运行过程中的电能损耗也是较低的。同时变频器也可以将各类通用电流转化成交流电，可以精确的控制整个电路的运转3 过程，对交流器的控制结构起到了很好的保护作用。起重机电动机技术（是由很多种技术融合而逐步形成的，如电子控制技术、电力电子技术和微电子技术等，工作人员可以更加精确的控制电动机的运行状态，及时的发现设备的运行问题并及时解决，桥式起重机中基于PLC 控制的变频调速技术大大提升了各类零部件的协调性，保证了设备的工作效率。

三、变频调速的控制方法

（一）恒压频比控制

作为交流电机电流转换的主要方式，恒压频比控制的技术原理就是通过动态的改变设备的运行参数来及时调整其电力的使用情况，保证电源电压和转子磁通是不发生变化的，这样电路就不会呈现出闭合的状态。当然在桥式起重机设备应用了基于PLC 的变频调速技术后可能也会出现定的问题，其中最常见的问题就是设备的运行效率会受到影响，工作人员要根据具体的情况来收集并且分析数据信息。

（二）矢量控制

在桥式起重机设备的运转过程中，工作人员也可以采用矢量控制技术来实现对电动机的调速控制工作，交流电动机的数学模型应与直流电动机的数学模型类似，借助于相应的变频调速技术真正的实现直流电到交流电的实时转化。采用矢量控制这一方法时，工作人员应做到能够全面了解并掌握桥式起重机变濒器的相关参数设置情况，降低系统对电机参数的敏感性，不断的优化设备的调试方法，保证设备的稳定运行，尽可能的避免各类安全问题的出现，从而降低设备的运行成本。

（三）转差率控制

这种控制方法就是指桥式起重机的变频器控制系统所形成的一个闭合环路，保证了设备的转速变化率与其实际的转速变化率的统性，转差率控制这种变频调速的方法更好的保证了系统的稳定运行，却也易出现动态电流位面平移的情况，系统的整个运行状态都可能受到影响，所以，通常不会选择转差率控制作为设备的变频调速控制方法变频器的控制方法，

（四）变极对数控制

为更好的保证电源电压的恒定性，工作人员采取的主要措施是优化电动机的同步转速和磁极对数，保证桥式起重机具有良好的运行功能。采用变极对数控制设备时会产生一个变极调数，设备运行后会减少磁极对数，同时会增加同步转速，这种控制方法的技术原理就是对原始数据进调整并将其作为矢量后，电动机的转速就能够被有效控制了。

四、结束语

通过以上的论述，我们对桥式起重机的主要特点变频测速的控制原理和变频调速的控制方法三个方面进行了详细的分析和探讨。随着各类新技术和新工艺的不断出现，我国的桥式起重机技术也得到了飞速发展，在起重机领城中如果能够科学的应用基于HLC 的变额调速技术，那么对于保证起重机机械设备的工作效率以及实现我国社会经济的稳定发展都是具有重要意义的。