曾慶義

[摘 要]橋式起重機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中重要的設(shè)備類型，為了使其能夠更好的滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。在本文中，將就PLC與變頻器在橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用進(jìn)行一定的研究。

[關(guān)鍵詞]PLC變頻器；橋式起重機(jī)；控制系統(tǒng)改造；

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）13-0201-01

1 引言

在工礦企業(yè)房中，橋式起重機(jī)是經(jīng)常應(yīng)用的工業(yè)設(shè)備類型，在傳統(tǒng)橋式起重機(jī)中，其使用交流繞線組的方式對調(diào)速以及啟動功能進(jìn)行實現(xiàn)，對于該控制方式來說，不僅操作復(fù)雜，可靠性差，且具有較高的故障率。需要通過PLC控制技術(shù)的應(yīng)用對其進(jìn)行改造，使其能夠更好的滿足現(xiàn)今相關(guān)工作應(yīng)用需求。

2 原系統(tǒng)情況

某重型機(jī)械企業(yè)雙梁橋式起重機(jī)拖動系統(tǒng)，使用的為傳統(tǒng)交流繞線異步電動機(jī)，統(tǒng)一以交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻方式進(jìn)行調(diào)速以及啟動。方式方面，即在轉(zhuǎn)子回路當(dāng)中對5段外接電阻進(jìn)行串入，并由接觸器對電阻串入的多少進(jìn)行決定，以此實現(xiàn)點擊運行速度的調(diào)整，為電磁機(jī)械制動。

3 改造思路

在橋式起重機(jī)中，其拖動系統(tǒng)由三個相互獨立的部分組成：即小車、大車拖動系統(tǒng)以及主副鉤拖動系統(tǒng)，并使用新型變頻調(diào)速技術(shù)對轉(zhuǎn)子回路串電阻進(jìn)行取代。在該起重機(jī)中，其大小車以及主副鉤都需要以獨立的方式運行，其中大車的兩臺電動機(jī)由一臺變頻器實現(xiàn)控制，小車以及主副鉤電動機(jī)則由3臺不同的變頻器實施控制，在使用PLC對原有接觸器繼電器控制方式進(jìn)行取代的同時對邏輯控制功能進(jìn)行實現(xiàn)。調(diào)速以及正反轉(zhuǎn)控制信號方面，其在進(jìn)入到PLC經(jīng)過處理后則會向變頻器對調(diào)速以及啟停等信號進(jìn)行發(fā)出，對電動機(jī)相關(guān)工作的實施進(jìn)行控制。

3.1 大車拖動系統(tǒng)

大車方面，其為雙梁結(jié)構(gòu)，即分別為兩臺7.5W電機(jī)，將整臺起重機(jī)進(jìn)行拖動后，使其能夠順著車間進(jìn)行橫向運動，且能夠?qū)ζ溥\行速度在4以及24m每分鐘進(jìn)行調(diào)整。拖動方面，將通過籠型異步電機(jī)的應(yīng)用對原有的繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)進(jìn)行替代，使用兩臺7.5kW電機(jī)同時進(jìn)行拖動，并通過較大功率變頻器的應(yīng)用實現(xiàn)控制功能。同時，其對U/f開環(huán)控制方式進(jìn)行應(yīng)用，保證其容量大于一臺普通電動機(jī)容量的兩倍。

3.2 小車拖動系統(tǒng)

小車方面，其由單臺電動機(jī)實現(xiàn)拖動，功率為7.5kW。在運行當(dāng)中，小車會對重物以及吊鉤進(jìn)行拖動，使其能夠順著橋架進(jìn)行縱向方面的運動，速度能夠在3以及11m每分鐘調(diào)整。拖動方案方面，其同大車拖動系統(tǒng)相同也對籠型異步電動機(jī)進(jìn)行了應(yīng)用，并對具有同等容量的變頻器進(jìn)行配置，對U/f開環(huán)控制方式進(jìn)行應(yīng)用。

3.3 主副鉤拖動系統(tǒng)

對于裝置的主副鉤來說，分別使用電動機(jī)進(jìn)行獨立拖動，并在實際對重物進(jìn)行起吊時對上下運動進(jìn)行實現(xiàn)。方式方面，由于兩者在電動機(jī)方面都具有著較高的要求，屬于位能變動性負(fù)載情況，就需要系統(tǒng)在動態(tài)性能方面具有較好的表現(xiàn)。對此，則需要通過具有高性能、更為優(yōu)越變頻專用電機(jī)的應(yīng)用對原有的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)進(jìn)行代替。在實際進(jìn)行選擇時，要保證電動機(jī)同原功率相比具有適當(dāng)?shù)奶嵘?，以此使其力矩值能夠滿足工作開展要求。對于兩臺電動機(jī)，分別對相應(yīng)的變頻器進(jìn)行配置，做好光電編碼器安裝的同時對具有PG卡速度反饋的矢量控制方式進(jìn)行應(yīng)用。轉(zhuǎn)速方面也能夠分檔，即使用5段速度方式進(jìn)行運行，在實際應(yīng)用中能夠根據(jù)需求進(jìn)行自由的切換處理。

3.4 電機(jī)制動方式

制動方式方面，由外接制動電阻以及制動單元方式，并在改造過程中對之前電磁機(jī)械的制動方式進(jìn)行了保留，對直流、電磁機(jī)械以及再生相結(jié)合的方式實現(xiàn)制動目標(biāo)。在實際運行當(dāng)中，變頻調(diào)速系統(tǒng)中的直流以及再生制動功能會以較快的速度將正在運動的主副鉤以及大小車速度降至為0，并使其處于靜止?fàn)顟B(tài)。對于起重機(jī)設(shè)備來說，在實際對其進(jìn)行應(yīng)用時經(jīng)常會存在在半空停留一定時間的情況，而對于變頻調(diào)速系統(tǒng)來說，雖然通過其應(yīng)用能夠使重物達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)，但在實際運行當(dāng)中其也將受到來自外界因素的干擾，需要通過電磁制動器的應(yīng)用進(jìn)行機(jī)械輔助制動。

4 變頻器選擇

在起重機(jī)設(shè)計當(dāng)中，適合的變頻器類型較多，在該系統(tǒng)改造中，對VS-616G5變頻器類型進(jìn)行了選擇。對于該系列變頻器來說，其具有全磁通矢量控制功能，在較低頻率環(huán)境下也能夠?qū)?50%的額定轉(zhuǎn)矩進(jìn)行提供，而通過速度反饋環(huán)節(jié)的具備，則能夠?qū)⑵渥鳛榱闼倏刂啤Ｔ趯嶋H應(yīng)用中，可以通過參數(shù)設(shè)定的存取級別對相應(yīng)的控制方式進(jìn)行選擇。一般來說，其具有以下幾種選擇方式：無PG開環(huán)控制、有PG閉環(huán)控制、有PG開環(huán)矢量控制以及無PG閉環(huán)矢量控制方式等。對于大小車結(jié)構(gòu)來說，其都具有負(fù)載變化小以及慣量較大的情況，屬于阻力性負(fù)載類型，并因此對無PG開環(huán)控制方式進(jìn)行應(yīng)用。主副鉤機(jī)構(gòu)方面，由于兩者在實際應(yīng)用中具有著較大的負(fù)載變化情況。為了對較為快速的動態(tài)響應(yīng)進(jìn)行獲得、以更為快速的方式調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)也具有光電編碼器的安裝，通過PG速度矢量控制方式的應(yīng)用對更好的機(jī)械特性以及工作狀態(tài)進(jìn)行獲得。遛鉤方面，由于該系統(tǒng)具有零速轉(zhuǎn)矩功能，對此，在實際應(yīng)用中通過變頻器同PLC間的配合即能夠?qū)﹀捭^問題進(jìn)行較好的解決。

速度調(diào)節(jié)方面，可以對多級頻率選擇功能進(jìn)行應(yīng)用。在該變頻器當(dāng)中，具有1個點動頻率以及8個頻率指令，即具有9段速特征。為了能夠?qū)崿F(xiàn)不同頻率指令間的切換，則可以通過點動頻率以及多段速指令的設(shè)定對其進(jìn)行選擇，即將接通端子1后，電機(jī)正轉(zhuǎn)，將接通端子2后，電機(jī)反轉(zhuǎn)，通過該種情況下不同端子的接通，則能夠?qū)Χ喾N頻率進(jìn)行獲得，更為便利的對正反方向5種速度進(jìn)行獲得，加減速時間方面，則可以通過對變頻器的設(shè)定進(jìn)行變更。

5 PLC選用

在對橋式起重機(jī)進(jìn)行改造后，在結(jié)合系統(tǒng)實際信號輸出、輸入以及作用的把握，需要在聯(lián)系應(yīng)用習(xí)慣以及改造要求的基礎(chǔ)上做好PLC型號規(guī)格的選擇。PLC方面，我們對S7-300系列進(jìn)行了選擇，對于該系列PLC來說，其以不同方式將多種模塊進(jìn)行組合，在使控制系統(tǒng)具有更為靈活設(shè)計特征的同時對不同方面的應(yīng)用需求進(jìn)行滿足。拖動系統(tǒng)動作方面，求具有大車的速度以及左右換擋；小車的速度以及前后換擋；主副鉤的速度以及升降換擋等。保護(hù)功能方面，則對大小車以及主副鉤的限位以及保護(hù)進(jìn)行了實現(xiàn)。對于這部分功能來說，都可以通過PLC的應(yīng)用對無觸點控制進(jìn)行實現(xiàn)。在完成改造之后，系統(tǒng)當(dāng)中則同時具有四臺變頻器以及五臺電動機(jī)，PLC在輸出以及輸入方面具有著較多的點數(shù)，不同PLC同變頻器具有類似的連接特征。

6 結(jié)束語

在上文中，我們對PLC與變頻器在橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，經(jīng)過改造運行，獲得了較好的應(yīng)用效果，具有一定的借鑒意義。

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