馬國華

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司陸上重工設(shè)計研究院，上海 2 0 0 1 2 5）

P L C與變頻器在橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用探索

馬國華

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司陸上重工設(shè)計研究院，上海 2 0 0 1 2 5）

伴隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，利用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目改進(jìn)具有廣闊的發(fā)展前景，對于橋式起重機(jī)的應(yīng)用和管理也受到高度關(guān)注，作用在于提升運(yùn)輸速度和整體轉(zhuǎn)運(yùn)能力，確保整體管控結(jié)構(gòu)有序進(jìn)行。本文從基本組成結(jié)構(gòu)、設(shè)計要求、改造后結(jié)構(gòu)以及模塊功能等方面對橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行簡要分析，并集中闡釋了P L C變頻器應(yīng)用在橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)改造中的路徑。

P L C變頻器；橋式起重機(jī)；控制系統(tǒng)；改造；應(yīng)用

伴隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，變頻技術(shù)的優(yōu)越性和控制特性也逐漸展示出來，被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，特別是在橋式起重器中，主要是利用鼠籠式異步電動機(jī)對其繞線進(jìn)行集中管控，并且保證電機(jī)結(jié)構(gòu)運(yùn)行效率和實(shí)際質(zhì)量，從根本上提高整體轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，優(yōu)化行走定位結(jié)構(gòu)，也有效提升生產(chǎn)效率。

1 橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)概述

1.1 橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)基本組成

在對橋式起重機(jī)進(jìn)行綜合分析的過程，主要分為四個部分，包括橋式起重機(jī)主機(jī)起升設(shè)備、橋式起重機(jī)副機(jī)起升設(shè)備以及大車運(yùn)行結(jié)構(gòu)、小車運(yùn)行結(jié)構(gòu)。特別要注意的是，起重機(jī)大車運(yùn)行結(jié)構(gòu)主要分為前后兩個方向，但是小車運(yùn)行分為左右兩個方向。在實(shí)際操作時，運(yùn)動速度要控制在第1檔到第4檔，加減速度也要控制在3～6 S之間，以保證整體運(yùn)行結(jié)構(gòu)的完整度。另外，大車行走結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過程中，主要采取的是2～4臺電動機(jī)，加之其慣性較大，需要技術(shù)人員給予其必要的關(guān)注，為了更好的減少其發(fā)電狀態(tài)下產(chǎn)生的電壓，需要對控制單元進(jìn)行集中管控，確保能量能得到有效釋放。

而在整體設(shè)計結(jié)構(gòu)中，主要將P L C技術(shù)應(yīng)用在電氣控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)整體調(diào)速的同時，發(fā)揮變頻調(diào)速的優(yōu)勢。并且，為了進(jìn)一步減少電網(wǎng)在運(yùn)行過程中諧波污染問題，需要對每個變頻器進(jìn)行抗壓，因此，要加裝電抗器，從而減少高次諧波分量，有效抑制電流峰值。

1.2 橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計要求

在橋式起重機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計的過程中，要對P L C控制技術(shù)進(jìn)行集中管控，確保變頻結(jié)構(gòu)能發(fā)揮有效的功效，并在調(diào)速結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生改變的過程中，接收有效的控制信息。利用變頻器設(shè)計結(jié)構(gòu)，保護(hù)系統(tǒng)中的整流二極管，增加二極管的使用年限，也要在電源輸入端口及時加裝斷路器，從根本上解決變頻器短路問題。

1.3 橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)改造后結(jié)構(gòu)分析

橋式起重控制系統(tǒng)在改造后，最重要的就是變頻調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生了改變，主要組成結(jié)構(gòu)包括上位機(jī)、下位機(jī)以及變頻調(diào)速控制模塊，能在提升整體運(yùn)行效率和管控要求的同時，確保運(yùn)行維度符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。值得一提的是，在對其整體系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析的過程中，要對起升結(jié)構(gòu)和運(yùn)行就結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析和集中處理。其一，起升結(jié)構(gòu)。也成為負(fù)載結(jié)構(gòu)，包括主升結(jié)構(gòu)和副起升結(jié)構(gòu)，需要加注一個變頻器進(jìn)行集中的管理和操作，需要技術(shù)人員選擇額定電流的標(biāo)準(zhǔn)化變頻器，確保固定電流以及電動機(jī)負(fù)載率貼合實(shí)際需求，并依據(jù)運(yùn)行速率和相關(guān)數(shù)據(jù)對整體運(yùn)行情況進(jìn)行控制。P L C會在應(yīng)用過程中自動接收或者是發(fā)放編碼器，從而傳達(dá)相關(guān)信息，規(guī)避吊鉤下滑問題。其二，運(yùn)行結(jié)構(gòu)。在起重機(jī)運(yùn)行過程中，運(yùn)行結(jié)構(gòu)的使用頻率并不高，為了進(jìn)一步降低成本，需要在調(diào)速時，對變頻器進(jìn)行優(yōu)化選擇。

2 P L C變頻器應(yīng)用在橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)改造中的路徑分析

在橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)改造過程中，針對運(yùn)行結(jié)構(gòu)要進(jìn)行集中分析，需要技術(shù)人員結(jié)合系統(tǒng)中不同模塊的運(yùn)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行集中改造，確保橋式起重機(jī)在系統(tǒng)改造后能建構(gòu)更加有效的運(yùn)行模型，確保運(yùn)行效率和實(shí)際工作質(zhì)量得到升級。在系統(tǒng)中，P L C技術(shù)的主要功效就在于能及時對按鈕開關(guān)信號進(jìn)行收集，并在整合后集中處理，通過相關(guān)分析模塊對系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)綜合分析，最后輸出相關(guān)信息，控制繼電器。在完成整個系統(tǒng)操作后，要對任務(wù)進(jìn)行綜合處理。

2.1 實(shí)現(xiàn)按鈕處理模塊的優(yōu)化改造

在橋式起重機(jī)改造后，按鈕模塊處理主要是對整體發(fā)電機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)化控制，并且保證其對電磁閥運(yùn)行模型和實(shí)際操作框架進(jìn)行系統(tǒng)化分析和管控。主要是對電動機(jī)以及電磁閥進(jìn)行啟動和停止控制，能提升整體系統(tǒng)的管控能力，優(yōu)化運(yùn)行效率和整體操作質(zhì)量。也就是說，只有保證按鈕模塊的有效控制，才能保證管控結(jié)構(gòu)和管理效果貼合實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)行結(jié)構(gòu)和控制參數(shù)的優(yōu)化。

2.2 實(shí)現(xiàn)通訊處理模塊的優(yōu)化改造

在對通訊模塊進(jìn)行綜合分析的過程中，技術(shù)人員要從工作效率和工作模塊有效性進(jìn)行綜合分析，確?？刂颇Ｐ秃蛥?shù)結(jié)構(gòu)貼合實(shí)際需求。而對于P L C控制系統(tǒng)分析，主要是P L C技術(shù)在對變頻器進(jìn)行集中控制的過程中，也能對發(fā)電機(jī)進(jìn)行操控，運(yùn)行模塊的最大應(yīng)用價值就是能接收到有效的命令，并且對相關(guān)指令進(jìn)行集中處理。另外，值得一提的是，在P L C技術(shù)對通訊模塊進(jìn)行綜合處理的過程中，也能對按鈕發(fā)出的控制信號進(jìn)行集中處理，確保指令貼合實(shí)際需求，并對C P U處理器進(jìn)行計算和分析，從而提升管理效果，確保管控模型貼合實(shí)際需求。在整個系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)的最后，在保證系統(tǒng)操作流程完整度的同時，對程序計算結(jié)構(gòu)進(jìn)行集中梳理和整合，程序能有效計算出相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果，并將其傳輸給變頻器和運(yùn)行設(shè)備，從而進(jìn)一步提高工作任務(wù)的完成效率。除此之外，由于通訊模塊主要集中在中央處理器中，對相關(guān)問題進(jìn)行集中計算，并且將其計算結(jié)構(gòu)直接傳輸給輸出模塊以及P r o f i b u s現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，提高整體執(zhí)行設(shè)備的有效性和效率，確保驅(qū)動電機(jī)能在單位時間內(nèi)對生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行集中處理。

2.3 實(shí)現(xiàn)P I D控制模塊的優(yōu)化改造

要想有效改造橋式起重機(jī)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)，就要對整體運(yùn)行模型進(jìn)行集中處理，綜合提高管控系統(tǒng)和管理層級，在主起升設(shè)備運(yùn)行和副起升設(shè)備運(yùn)行的過程中，技術(shù)人員要對其運(yùn)行速度進(jìn)行綜合分析和處理，確保技術(shù)指標(biāo)貼合實(shí)際需求，系統(tǒng)內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器也能對電動機(jī)速度等信息進(jìn)行集中處理。目前，多數(shù)系統(tǒng)中都是利用旋轉(zhuǎn)編碼器對電動機(jī)運(yùn)行速率進(jìn)行集中測量，借助數(shù)模轉(zhuǎn)換卡對數(shù)字信息和數(shù)字量進(jìn)行系統(tǒng)化傳遞，在運(yùn)行一段時間后，要對預(yù)設(shè)速度進(jìn)行集中比較，確保運(yùn)行維度貼合實(shí)際需求。另外，技術(shù)人員若是采取常規(guī)化的P I D控制算法，也要對整體運(yùn)行速度進(jìn)行綜合分析和集中比較，常規(guī)P I D控制算法具有自身的優(yōu)勢，能保證運(yùn)行維度和運(yùn)行效率在標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行層級結(jié)構(gòu)中得到有效實(shí)現(xiàn)。只有保證運(yùn)行效果貼合實(shí)際需求，才能提高項(xiàng)目運(yùn)行水平。技術(shù)人員要對相關(guān)元件運(yùn)行效率和操作效果進(jìn)行綜合分析，確保管控模型貼合項(xiàng)目運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，保證參數(shù)穩(wěn)定性。

2.4 實(shí)現(xiàn)故障報警模塊的優(yōu)化改造

在實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)行過程中，技術(shù)人員要針對具體問題進(jìn)行集中處理，確保管控結(jié)構(gòu)貼合實(shí)際需求，并且對不同模塊的不同功能進(jìn)行集中整合。特別是對運(yùn)行故障問題，技術(shù)人員要提高重視度，不僅僅是采取有效的措施進(jìn)行及時處理，也要對相關(guān)問題進(jìn)行備案。技術(shù)人員為了更好的觀察和查詢故障信號，利用故障預(yù)警模塊對整體系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析，確保在故障發(fā)生后能對產(chǎn)生原因進(jìn)行集中梳理，只有提升系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性，才能一定程度上保證橋式起重機(jī)的運(yùn)行效率。

在P L C系統(tǒng)設(shè)計過程中，技術(shù)人員要對故障進(jìn)行有效檢修，并且對傳感器的運(yùn)行模型和信息結(jié)構(gòu)進(jìn)行集中檢測，特別要注意的是，此時變頻器的故障問題和超重問題都會被發(fā)現(xiàn)并總結(jié)，需要技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際對其進(jìn)行集中處理，以保證系統(tǒng)操作流程貼合實(shí)際需求。若是整體橋式起重機(jī)在工廠內(nèi)部進(jìn)行集中使用，需要技術(shù)人員對具體操作流程進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，確保運(yùn)行維度能貼合實(shí)際需求，并且對報警時間應(yīng)該進(jìn)行進(jìn)一步的標(biāo)注，優(yōu)化信息系統(tǒng)收集結(jié)構(gòu)和運(yùn)行操作流程。而若是報警系統(tǒng)一直持續(xù)不斷的發(fā)出警告，需要技術(shù)人員對其進(jìn)行故障檢修，有效的處理相關(guān)故障，特別要注意的是，系統(tǒng)內(nèi)部的報警模塊主要采取的都是動態(tài)化畫面要素，在對報警模塊進(jìn)行P L C技術(shù)對接的同時，也要對系統(tǒng)模塊的有效性進(jìn)行分析，切記不能進(jìn)行編程操作。

3 結(jié)語

總之，在對系統(tǒng)和操作結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析的同時，改造后的性能有明顯更提升，不僅能有效節(jié)約成本，也能減少工作量，在優(yōu)化整體項(xiàng)目運(yùn)行效率和操作流程完整度的同時，進(jìn)一步提高整體項(xiàng)目的質(zhì)量，保證橋式起重機(jī)系統(tǒng)改造的有序進(jìn)行，為變頻設(shè)計結(jié)構(gòu)的有效升級奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。

[1]李勝永，季本山.基于P L C和變頻器的港口橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)研究[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2 0 1 3,2 3(0 1):1 5 9~1 6 1.

[2]胡艷麗，董愛華.P L C與變頻器在橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用[J].自動化博覽，2 0 1 5,2 6(0 5):8 6~8 7,9 7.

[3]房馳,羅鋒華,劉建春等.P L C和變頻器在起重機(jī)大小車行走控制中的應(yīng)用[J].機(jī)床電器，2 0 1 5,3 7(0 1):3 2~3 3,3 6.

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