PLC与变频器在桥式起重机控制系统改造中的应用

曾庆义

[摘 要]桥式起重机是工业生产中重要的设备类型，为了使其能够更好的满足工业生产要求。在本文中，将就PLC与变频器在桥式起重机控制系统改造中的应用进行一定的研究。

[关键词]PLC变频器；桥式起重机；控制系统改造；

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0201-01

1 引言

在工矿企业房中，桥式起重机是经常应用的工业设备类型，在传统桥式起重机中，其使用交流绕线组的方式对调速以及启动功能进行实现，对于该控制方式来说，不仅操作复杂，可靠性差，且具有较高的故障率。需要通过PLC控制技术的应用对其进行改造，使其能够更好的满足现今相关工作应用需求。

2 原系统情况

某重型机械企业双梁桥式起重机拖动系统，使用的为传统交流绕线异步电动机，统一以交流绕线转子异步电动机转子串电阻方式进行调速以及启动。方式方面，即在转子回路当中对5段外接电阻进行串入，并由接触器对电阻串入的多少进行决定，以此实现点击运行速度的调整，为电磁机械制动。

3 改造思路

在桥式起重机中，其拖动系统由三个相互独立的部分组成：即小车、大车拖动系统以及主副钩拖动系统，并使用新型变频调速技术对转子回路串电阻进行取代。在该起重机中，其大小车以及主副钩都需要以独立的方式运行，其中大车的两台电动机由一台变频器实现控制，小车以及主副钩电动机则由3台不同的变频器实施控制，在使用PLC对原有接触器继电器控制方式进行取代的同时对逻辑控制功能进行实现。调速以及正反转控制信号方面，其在进入到PLC经过处理后则会向变频器对调速以及启停等信号进行发出，对电动机相关工作的实施进行控制。

3.1 大车拖动系统

大车方面，其为双梁结构，即分别为两台7.5W电机，将整台起重机进行拖动后，使其能够顺着车间进行横向运动，且能够对其运行速度在4以及24m每分钟进行调整。拖动方面，将通过笼型异步电机的应用对原有的绕线转子异步电机进行替代，使用两台7.5kW电机同时进行拖动，并通过较大功率变频器的应用实现控制功能。同时，其对U/f开环控制方式进行应用，保证其容量大于一台普通电动机容量的两倍。

3.2 小车拖动系统

小车方面，其由单台电动机实现拖动，功率为7.5kW。在运行当中，小车会对重物以及吊钩进行拖动，使其能够顺着桥架进行纵向方面的运动，速度能够在3以及11m每分钟调整。拖动方案方面，其同大车拖动系统相同也对笼型异步电动机进行了应用，并对具有同等容量的变频器进行配置，对U/f开环控制方式进行应用。

3.3 主副钩拖动系统

对于装置的主副钩来说，分别使用电动机进行独立拖动，并在实际对重物进行起吊时对上下运动进行实现。方式方面，由于两者在电动机方面都具有着较高的要求，属于位能变动性负载情况，就需要系统在动态性能方面具有较好的表现。对此，则需要通过具有高性能、更为优越变频专用电机的应用对原有的绕线转子异步电动机进行代替。在实际进行选择时，要保证电动机同原功率相比具有适当的提升，以此使其力矩值能够满足工作开展要求。对于两台电动机，分别对相应的变频器进行配置，做好光电编码器安装的同时对具有PG卡速度反馈的矢量控制方式进行应用。转速方面也能够分档，即使用5段速度方式进行运行，在实际应用中能够根据需求进行自由的切换处理。

3.4 电机制动方式

制动方式方面，由外接制动电阻以及制动单元方式，并在改造过程中对之前电磁机械的制动方式进行了保留，对直流、电磁机械以及再生相结合的方式实现制动目标。在实际运行当中，变频调速系统中的直流以及再生制动功能会以较快的速度将正在运动的主副钩以及大小车速度降至为0，并使其处于静止状态。对于起重机设备来说，在实际对其进行应用时经常会存在在半空停留一定时间的情况，而对于变频调速系统来说，虽然通过其应用能够使重物达到静止状态，但在实际运行当中其也将受到来自外界因素的干扰，需要通过电磁制动器的应用进行机械辅助制动。

4 变频器选择

在起重机设计当中，适合的变频器类型较多，在该系统改造中，对VS-616G5变频器类型进行了选择。对于该系列变频器来说，其具有全磁通矢量控制功能，在较低频率环境下也能够对150%的额定转矩进行提供，而通过速度反馈环节的具备，则能够将其作为零速控制。在实际应用中，可以通过参数设定的存取级别对相应的控制方式进行选择。一般来说，其具有以下几种选择方式：无PG开环控制、有PG闭环控制、有PG开环矢量控制以及无PG闭环矢量控制方式等。对于大小车结构来说，其都具有负载变化小以及惯量较大的情况，属于阻力性负载类型，并因此对无PG开环控制方式进行应用。主副钩机构方面，由于两者在实际应用中具有着较大的负载变化情况。为了对较为快速的动态响应进行获得、以更为快速的方式调节转矩，电机也具有光电编码器的安装，通过PG速度矢量控制方式的应用对更好的机械特性以及工作状态进行获得。遛钩方面，由于该系统具有零速转矩功能，对此，在实际应用中通过变频器同PLC间的配合即能够对遛钩问题进行较好的解决。

速度调节方面，可以对多级频率选择功能进行应用。在该变频器当中，具有1个点动频率以及8个频率指令，即具有9段速特征。为了能够实现不同频率指令间的切换，则可以通过点动频率以及多段速指令的设定对其进行选择，即将接通端子1后，电机正转，将接通端子2后，电机反转，通过该种情况下不同端子的接通，则能够对多种频率进行获得，更为便利的对正反方向5种速度进行获得，加减速时间方面，则可以通过对变频器的设定进行变更。

5 PLC选用

在对桥式起重机进行改造后，在结合系统实际信号输出、输入以及作用的把握，需要在联系应用习惯以及改造要求的基础上做好PLC型号规格的选择。PLC方面，我们对S7-300系列进行了选择，对于该系列PLC来说，其以不同方式将多种模块进行组合，在使控制系统具有更为灵活设计特征的同时对不同方面的应用需求进行满足。拖动系统动作方面，求具有大车的速度以及左右换挡；小车的速度以及前后换挡；主副钩的速度以及升降换挡等。保护功能方面，则对大小车以及主副钩的限位以及保护进行了实现。对于这部分功能来说，都可以通过PLC的应用对无触点控制进行实现。在完成改造之后，系统当中则同时具有四台变频器以及五台电动机，PLC在输出以及输入方面具有着较多的点数，不同PLC同变频器具有类似的连接特征。

6 结束语

在上文中，我们对PLC与变频器在桥式起重机控制系统改造中的应用进行了研究，经过改造运行，获得了较好的应用效果，具有一定的借鉴意义。

参考文献

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