新技术在桥式起重机上的应用分析

雒生平 杨玉

摘要： 伴随着科学技术的蓬勃发展，各种先进技术的推出与应用在某种程度上促进了特种设备的发展，大大提高了特种设备的可靠性及安全性。基于此，针对当前我国工业生产中桥式起重机运行效果不佳的情况，应当积极引用先进技术来改造桥式起重机，提高桥式起重机的安全性、高效性及可靠性。那么，如何做到这一点呢？本文将以变频调控技术和PLC技术为例，着重分析和探讨这两种技术在桥式起重机中的应用。

Abstract： With the vigorous development of science and technology， the introduction and application of various advanced technologies has promoted the development of special equipment to some extent， and greatly improved the reliability and safety of special equipment. Based on this， in view of the current poor performance of bridge cranes in industrial production in China， advanced technology should be actively used to transform bridge cranes to improve the safety， efficiency and reliability of bridge cranes. So how do you do this？ This article will take the frequency conversion control technology and the PLC technology as an example， focusing on the analysis and discussion of these two technologies in the bridge crane application.

关键词：桥式起重机；变频器；更新

Key words： bridge crane；frequency converter；update

中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章編号：1006-4311（2018）26-0233-03

0 引言

桥式起重机广泛应用于工业生产和设备检修中，起重机运行正常与否将影响生产的顺利进行和设备及人身的安全。但对现阶段我国工业企业中桥式起重机应用实际情况的了解和分析，确定桥式起重机具有故障率高、浪费能源，与现行环保节能要求相悖、系统保护功能不够完善，设备使用寿命短等特点。针对此种情况，应当将目光落在PLC（可编程控制器）及变频调速技术上，利用这两种技术来改造桥式起重机，弥补桥式起重机的不足，真正提高桥式起重机的安全性、高效性及可靠性。由此看来，科学技术蓬勃发展的今天，在桥式起重机中积极应用有效的先进技术是非常重要的。

1 桥式起重机现状分析

伴随着工业化进程的不断发展，各种起重机械的应用越来越重要，不仅能降低劳动强度，同时也大大提高的工作质量和工作效率。就以桥式起重机来说，其已经是工业生产的重要组成部分，其能否良好运行对生产是否顺利有直接的影响。

对以往工业生产实际情况予以分析，确定大部分应用的桥式起重机是采用采用绕线式交流异步电机拖动，利用转子串电阻的方式进行调速，采用凸轮控制器-继电器-接触器进行系统控制。这使得桥式起重机具有以下特点：1）继电接触器控制系统的故障率高。桥式起重机在具体运行的过程中，继电接触器控制系统容易受到环境、工作人员及设备本身等方面的影响而时常出现故障，增加设备维护成本。2）能量消耗较大。桥式起重机的转子串电阻调速属于能耗性调速，那么在桥式起重机运行的过程中转子电阻将会消耗大量的能量，违背了节能环保的要求。3）系统保护功能不完善。桥式起重机的机械特性较软，起吊物品的稳定性不是很好，这容易给机械本身带来一定的负面影响，导致起重机的使用寿命缩减。这充分说明了桥式起重机存在诸多不足，越来越不能满足工业生产要求。为了改变此种情况，应当积极引用新技术来调整和优化桥式起重机，真正提高桥式起重机的应用效果。而要想做到这一点，应当将目光落在不断发展的电力电子技术，将PLC及变频调速技术积极引用到桥式起重机中，改变桥式起重机现状，促使桥式起重机具有高效节能、故障率低及可靠性高等特点。

2 新技术在桥式起重机上的应用

2.1 系统控制要求及设计

桥式起重机运行机构，分为主起升机构、副起升机构、大车运行机构、小车运行机构4个部分，这些机构能使起重机向各个方向运动，满足实际应用需求。总结以往的桥式起重机应用经验，确定其运行速度要求分为1～6挡；加减速时间为3～6秒，因此常用的小型起重机需要一台电动机的支持，而大型起重机需要2～4台电动机的支持，这使得起重机运行过程中所产生的惯性较大，所以要防止电动机被倒拖动处于发电状态时产生过电压，这需要有制动控制单元及制动电阻来释放能量。基于此，在优化桥式起重机的过程中需要引用PLC技术，四大运行机构调速均采用变频调速，变频器通过开关量端子接受PLC控制信号（如图1所示）。

①起升机构。因为起升机构属于位能负载机构，所以需要有两台电动机的支持，相应的也需要两个变频器控制一个电动机，从而保证机构能够稳定的、可靠的、有效的运行。当然，需要特别说明的是变频器的选择应以变频器的额定电流为准；而控制方式是带PG的矢量控制，为此需要PLC接收电动机的旋转编码器经数模转换卡送达的反馈信息，以便能够有效的控制起重机构，避免吊钩下滑等不良现象发生。

②运行机构。同样的为了保证运行机构能够良好操作，需要两个电动机及变频器。但这一改造的过程中，需要慎重考虑运行机构的实际情况，也就是工作频率较少，相应的在调速控制系统中最好也设置一个变频器。另外需要特别说明的是对于变频器的选择，应当以电动机的额定功率为准。

2.2 变频器参数设置及调试

为了使变频器能够满足起升机构和运行机构的操作需求，需要对变频器予以调试。本文利用Siemens驱动设备配套编程工具DriveMonitor进行参数的设置。这一过程中包括恢复工厂设置值、快速参数设置及特殊参数调整。在此就不多说明恢复工厂设置值。

①快速参数设置。通常情况下，快速参数设置都是在完成恢复工厂设置值之后进行的。具体的做法是在DriveMonitor界面选择相应参数菜单，变频器调速的相关参数全部显示在主窗口上，此时工作人员直接设置快速参数即可。如果没有相关软件支持快速参数设置，那么需要工作人员在变频器操作面板上进行参数设置，此时相关参数会随着参数下移而自动显示，工作人员只需要正确设置对应的参数即可，其他相关参数会自动计算出来。

②特殊参数调整。对于变频器调试过程中特殊参数调整，需要工作人员能够严格参照特殊控制要求，对个别参数予以合理设置。例如需要对变频器的激活制动控制功能控制块设置参数，其中包括开闸力矩及抱闸速度参数的设置，那么工作人员就需要根据现场使用情况来合理设置，确保制动器动作时序正确。并将开闸指令通过通讯网络返回到PLC中对制动接触器进行控制。

2.3 控制软件设计

为了使变频器-PLC控制系统能够对桥式起重机予以灵活的、有效的控制，还需要优化设计控制软件。

①网络硬件组态。为了能够准确说明控制软件设计，本文以Siemens配套编程工具STEP7完成控制软件来加以说明。基于此，在具体进行网络硬件组态设计的过程中，需要借助网络通信的支持，在STEP7之中设置硬件组态，也就是根据PLC控制应用需要，对每个PLC进行硬件组态处理，如CPU模块的设置、电源模块的设置、输入输出模块的设置等等。与此同时，还要注意对各个机构变频器的网络参数予以组态。

②PLC控制程序设计。一般情况下，PLC控制程序是由组块、功能块及相应背景数据块组成的。为了能够良好的完成PLC控制程序的设置，相关工作人员可以科学合理的运用模块化程序设计方法，根据桥式起重机运行需要及起升机构和运行机构的控制要求，合理设置各个模块，并且利用高级语言对各个模块进行编程，如此就能完成整个PLC控制程序的编制。

2.4 性能特点

现代变频调速和可编程控制技术，对传统的桥式起重机的拖动系统进行技术改造，能够有效的弥补传统桥式起重机的不足，并且在此基础上予以优化，促使桥式起重机的使用性能更强。而参考相关资料并总结桥式起重机改造试验成效，确定因为变频调速和可编程控制技术的有效应用，桥式起重机的性能特点发生了改变，具体表現为：

①PLC控制的有效实施，能够切实有效的解决电气系统连锁和接线复杂的问题，让网络通讯更加顺畅的传播，了解控制回路运行实际情况，进而通过有效的调节和设置控制回路，让桥式起重机更加安全、可靠的运行。②启动和停车时降低了机械传动冲击，可明显改善钢结构的承载性能，延长了起重机的使用寿命；③超载限制器的运用，能够对桥式起重机运行过程中产生的过电流或者过转矩予以有效的限制，从而保护线路和设备，促使桥式起重机能够持续安全、高效的运行。④因为变频器的有效应用，能够对桥式起重机运行过程中的起升机构和运行机构予以有效的调节，从而启动和停车时降低了机械传动冲击，可明显改善钢结构的承载性能，延长了起重机的使用寿命；与此同时PLC控制技术的有效应用，还能够对桥式起重机运行过程中所产生的信号予以综合检查，及时发现桥式起重机故障部位，促使相关工作人员能够及时且有效的维修和处理故障，使桥式起重机恢复到最佳运行状态。

3 结束语

基于本文一系列分析，确定桥式起重机已经成为现代工业生产的重要组成部分，安全高效可靠的运用桥式起重机，能够大大提高工业生产效率和质量，同时降低劳动力的消耗。但伴随着工业生产要求的提升，传统的桥式起重机越来越不适用，表现出能源消耗严重、维修成本高、故障发生概率高等等。针对此种情况，笔者建议有效运用现代变频调速和可编程控制技术，对传统的桥式起重机的拖动系统进行技术改造，促使桥式起重机具有运行成本低、运行效率高、故障发生率低、安全作业等特点，满足现代工业生产要求。由此看来，积极应用先进技术来改造和优化桥式起重机是非常有意义的，能够大大提高桥式起重机的安全性、高效性及可靠性。

参考文献：

[1]孙立坤.PLC控制变频器技术在桥式起重机改造中的应用[J].装备制造技术，2012（5）：267-269.

[2]孙立坤.PLC控制变频器技术在桥式起重机改造中的应用[J].装备制造技术，2012（7）：65-67，88.

[3]王光梅.电工新技术在桥式起重机上的应用[J].中国高新技术企业，2015（12）：48-49.