S800变频器在龙门吊上的应用研究

李社昌

（金堆城钼业股份有限公司，陕西 华阴 714206）

变频调速技术，就是一种以改变电机频率和改变电压来达到电机调速目的的一种技术。近些年来，电子技术的迅速发展，变频调速器的性能与可靠性都有了很大的提高，交流电机变频调速已成为当代电动机调速的潮流，为在龙门吊上传动系统中的应用提供了有利的条件。据有关报道，国外发达国家工矿企业的龙门吊的拖动系统，大多都是采用变频调速系统控制，即使在发展中国家的比例也比较高。近几年来，我国很多工矿企业对传统的龙门吊控制系统也进行了一些变频调速系统改造，并且很多龙门吊生产厂家开始采用变频调速做为龙门吊的拖动系统。

一、龙门吊变频技术的有点分析

龙门吊做为物料搬运系统中一种典型起重设备，使用变频技术有以下几大优点：一是龙门吊在启动、制动、加速、减速等一系列过程更加平稳快速，定位更加准确，减少了负载波动，安全性能大幅提高，二是龙门吊上的电动机运行的开关器件实现了无触点化，各电气元件不易损坏。三是电动机启动电流限制得较小，频繁启动和停止时电动机热耗减少，电动机的寿命大大延长。 四是电磁制动器在电动机低速时动作,其闸皮的磨损很小，使用寿命延长，保养时间和费用都大大减少。此外变频器还具有体积小、重量轻、精度高、通用性强、工艺先进、功能丰富、保护齐全、可靠性高、操作简便等优点，是节能、降耗、优质、高产的理想设备，是当前先进企业的首选的传动技术。

二、S800变频器原理及功能介绍

S800变频器是台湾三碁产品，是新一代高功能低噪音嵌入式迷你型变频器，其性能特点:1.输出频率0.1—400Hz 2.可设定的V/F曲线3.自动转矩补偿及滑差补偿 4.段可预设速度5.2组加减速时间选择与独立加减速S曲线选择 6.操作面板内建频率设定电位器 7.内建RS—485通讯 8.AVR功能 9.直流制动,直流制动起始频率设定 10.瞬时停电再启动 11.过电压失速防止,过电流失速防止 12.参数锁定/重置,载波频率调整.同时S800变频器采用双核心CPU专业定制核心运算程式，用先进的三相控制切换两相技术，发热量少，耗能低，并且显示板可选，I/O介面板可定制。设计紧凑、操作方便。

三、小型龙门吊的变频器使用范例分析

这台小型龙门吊的电气控制传动控制系统主要由S800系列变频器、西门子PLC控制系统和联动操作台组成，通过PLC控制系统处理联动操作台的速度给定信号，调节变频器的输出相序和频率来控制驱动电机的方向和转速来实现龙门吊的拖动。

这台小型龙门吊的电气主传动系统有大车电动机11kW×2台，小车电动机3.0kW×1台，主钩电动机22kW×1台。共采用3台变频器控制4台电机，其中主钩电动机和小车电动机分别 用 一 台 ACS800-01-0040-3和ACS800-01-0005-3变频器驱动，大车两台电动机则用一台ACS800-01-0030-3变频器驱动，所采用的3台变频器都配置了能耗制动组件，以便实现位置势能和制动能量的消耗。同时控制系统里系统配置了Siemens S7-200小型可编程序控制器构成整个控制系统的中心，来实现系统运行操作。

龙门吊上装3个不锈钢控制柜，防护等级为IP54。主钩电机变频控制柜一个，大车、小车变频＋PLC控制柜一个，制动电阻柜一个，所安装的不锈钢柜具有防腐、防潮、防尘的功能，以适工矿企业有腐蚀性粉尘的恶劣工作环境的要求。

当操作工通过控制手柄向龙门吊的SIEMENS S7－200的可编程序控制器发出的开、停、快、慢、提升、下放等一系列信号，可编程序控制器发出同样指令给控制变频器，龙门吊上的电动机根据控制变频器所给的指令与电源频率来决定转动方向与转动速度，完成龙门吊各种工况的协调和控制。让龙门吊的拖动系统以达到最佳控制状态。

由于S800变频器产生制动转矩时，电机从负载接受机械能，将它变为电能送入变频器，导致直流电压升高，此时变频器必须处理这部分能量，否则由于直流回路的电容被过充电，过压保护动作将使其运转停止，所以在一定要在S800变频器直流回路中设置制动单元和制动电阻，让龙门吊主钩在下降制动过程中释放出的能量消耗在制动电阻上。

龙门吊上配置的新型联动控制台有二个，都是多档速度控制。比一般龙门吊使用的凸轮控制器控制功能丰富，使用方便，龙门吊主钩控制台实现独立控制单手柄操作，具有提升快、中、慢三档速度，下放快、中、慢三档速度，以及停车等项功能。龙门吊大车、小车联动控制台共用一个手柄操作，为全方位操作手柄，可以同时控制大、小车，也均具有快、中、慢及停车控制等项功能。

龙门吊的拖动系统采用S800变频器控制，具备对电机和变频器本身的完善保护功能，如过热、过载、过流、过压、缺相、接地等，从而避免设备在不正常状态下长时间运行，保护设备不至于损坏；故障信息除可以准确地指示故障点以外，还显示导致故障的原因及排除故障的措施，极大地方便了维护人员排除故障；运行中发生故障停止运转后复位操作也很简单，只要在排除故障后按下故障复位就可以。

此台龙门吊原来是采用绕线式电动机转子串电阻的来控制龙门吊的拖动系统，后经改造为用S800变频器控制。显示出了一系列的优点：采用变频调速改造后，实现了平滑调速，且效率极高，与原有串电阻调速方式比较，起动更平稳、定位更准确；系统由控制手柄来控制变频器的输出，调整电机转速，操作方便，调速范围宽，可任意设置运行速度；系统中选用了ABB变频器及专用提升机应用宏，实现了变频器在零速时的满转矩输出 (最高可达到额定转矩的300%)和内部集成的抱闸逻辑控制，提高了系统应用的稳定性和可靠性；主钩、大小车起动、制动、加速、减速等过程更平稳快速，定位更准确，节能效果明显，根据测试节电率可达35%；控制回路简单，实现了软启、软停，对齿轮、电机无冲击，故障率低，易于维护，大大减少维护费用；由于系统留有进一步功能扩展的接口，今后可根据实际需要扩展无线遥控、现场总线通讯等功能；很好的解决了电机的起动、停止时的冲击电流，加上变频器对电机的完善保护功能，极大的提高了行车的可靠性和安全性，延长了使用寿命。

S800变频器在龙门吊上的使用是运用变频调速能优化工艺过程 并能根据龙门吊工艺过程，通过远控 PLC可编程控制器来实现速度变化和改变运行方向。简化了控制线路，减少了电气系统的维修量。通过变频改造现了无级调速，控制方式更加简单方便，对电机设备的使用寿命延长，控制启动运行平滑，安全可靠。运行良好，调速性能优异、起动停止平稳、定位准确、安全可靠、操作简单、节能显著、装置体积小，有着广泛的推广应用价值。

[1]高瑞青,孟伟,杨国祥,房秀锦.ACS800变频器在龙门吊上的应用.自动化应用,2010年8期.

[2]吴德华,孙永晶.变频在行车控制系统中的应用.机电信息,2010年12期.

[3]顾阳.浅谈变频器在行车升降机构中的应用.铁合金,2009.