基于PLC控制的变频调速在桥式起重机中的应用

周正杰　罗邕生

摘 要：随着经济的快速发展，我国越来越重视建筑工程中起重机的运用。桥式起重机是一种比较常用的运输工具，已经被广泛应用在工厂码头和仓库等各个领域，为我国经济发展做出了重大贡献。因此，本文简要分析了变频调速技术，研究了基于PLC控制的变频调速系统发展情况。

关键词：变频调速;桥式起重机;PLC

中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）23-0042-03

Application of Frequency Conversion Speed Regulation

Based on PLC Control in Bridge Crane

ZHOU Zhengjie LUO Yongsheng

（Guangxi Technological College of Machinery and Electricity，Nanning Guangxi 530007）

Abstract： With the rapid development of the economy， China has paid more and more attention to the use of cranes in construction projects. Bridge crane is a kind of common transportation tool， which has been widely used in various fields such as factory docks and warehouses， and has made significant contributions to China's economic development. Therefore， this paper briefly analyzed the frequency conversion speed regulation technology and studied the development of the frequency conversion speed regulation system based on PLC control.

Keywords： frequency control;bridge crane;PLC

當前，我国经济不断发展，工业生产规模日益扩大，建设标准不断更新，机械应用水平进一步提高。人们开始探寻和研究其他可以控制桥式起重机的运行技术，以提高机器运转效率，降低设备使用成本。变频调速技术凭借优异的调节功能，在众多技术中脱颖而出，广泛应用于各种领域，已经成为起重机运行的必备技术[1-3]。它可以促进我国桥式起重机市场的良性竞争，也可以为我国新技术的研发提供动力。

1 发展现状

桥式起重机是重要的机械设备之一，它主要依靠起重机垂直和水平方向的力平衡条件控制机械运行速率，使得机械设备能够构建一个立体的运动结构，在不同地区进行空间作业。现阶段，这种机械设备已经得到广泛的认可，应用领域更加广泛，是一种可靠性强、制造工艺简单的桥式起重机[4-6]。目前，这种桥式起重机已经很成熟，产品性能更加多元化。我国桥式起重机设计起步较晚，很多技术与国外先进水平相差较大。但是，从社会具体情况来看，现阶段，桥式起重机设计已经能够将现代工业的用户设计理念和先进技术功能融合。当前，桥式起重机的设计维护功能研究较少，技术维护人员基本都没有进行专业技术培训，因此机械设备使用期间会出现一些问题，造成潜在的事故。

2 桥式起重机的特征

2.1 设备结构简单

现阶段，桥式起重机主要以一种板车小车架结构作为基本的数据架构，以其作为基本结构模板。采用这种小车架构的起重机结构模板，可以减轻部分零件质量，设备维护简单，适用于小吨位的起重机运行驱动。桥式起重机大小车结构采用“三合一”的驱动装置，使得小车结构紧凑，布局分布更加合理化，使得整个运行系统和集中器的前台设置不会产生干扰作用，也不会影响传统的传输结构，可以保证启动机装置各环节紧密运行[7-9]。

2.2 零部件质量小

采用偏轨箱作为主梁，宽高比为4∶1，使得设备大筋板间距是主梁的两倍。主梁与端梁的连接可以优化小车起重机的搭接方式。人们可以利用垂直力使横梁的上盖板维持在平衡状态，有效降低端梁高度，提高起重机运行效率。桥式起重机采用变频调速技术，可以进一步提高机械工作效率[10-12]。另外，桥式起重机采用小质量的零部件，可以增大小型机械之间的摩擦力，优化设备运转方式，降低运行成本。现阶段，人们对起重机的要求越来越高，但是技术的不断进步会给桥式起重机的发展提供更大的发展空间。

2.3 设备更加大型化

随着我国社会经济的快速发展，各种工业生产设备愈发大型化。作为工业企业的重要设备，桥式起重机也开始变得大型化。很多起重机生产企业开始迎合人们的需求，积极吸取用户的反馈意见，及时改进机械设备。现阶段，起重机采用独特的系统装置进行数据搜集和结果分析，采用智能操作使得主梁振动不影响其他设备操作，有效延长机械使用寿命，提高国内机械设备大型化设计水平[13-15]。

3 变频调速控制原理

电动机调速期间，如果磁力通量太弱，电动机设备会出现磁量磁通饱和现象，导致磁通电流混乱问题，最终造成电动机的损坏[16-17]。因此，电动机调速时，磁通量要保持定值，使得交流电机中的电流与电磁力有序互换。

3.1 变频器的用途

变频器主要由主电路和控制电路组成，目前广泛运用在运输业、石油化工和家用电器等领域，其主要有三个用途[18-20]。

3.1.1 把固定的交流电转变成可持续调节的交流电。人们要利用变频器的驱动作用，改变电动机的平滑转速，进一步改变设备调节模式。不仅如此，技术调节可以节省设备维护成本，提高起重机运行效率。

3.1.2 提高起重机的技术含量。风机等设备可以通过电动机调节转速，改变输出功率，稳定载体的电流，使设备运行快速，节省能耗，增加经济效益。人们要大力应用现代机械技术，利用变频器进行设备调试。

3.1.3 优化网络控制。一般来说，变频器内部会设置32位或16位的中央处理器，其逻辑运算和智能控制性能优良，输出频率精度高，部分外部的开关信号和模拟信号都利用它实现设备的网络控制。人们要充分运用变频器，提升设备自动化水平和设备运行效率，降低能耗。

3.2 变频器的控制原理

变频器主要由主电路和控制电路组成，可以将交流电转化为直流电。设备运行期间，它可以起到平稳直流电压的作用，降低电路运行中的能源消耗。另外，变频器可以将各种通用电流转化为交流电，完成电路的快速控制，保护交流器的控制机构。电力电子技术、微电子技术和控制技术等是起重机电动机应用的核心技术，可以实现节能降耗。借助这些技术，人们可以实现电动机的精确控制，改进起重机设备。变频器结合桥式起重机的其他零部件进行协调配合，优化设备性能。

4 變频调速的控制方法

随着我国社会经济的快速发展，电动机的应用越来越多，因此要将电动机使用标准与桥式起重机设计理念相融合，选用合适的调速控制方法，提高桥式起重机的运行效率。

4.1 恒压频比控制

恒压频比控制是交流电机电流转换的重要途径，主要通过调整参数来改变电力使用情况，使电源电压和转子磁通保持不变，不形成闭合电路。但是，采用变频调速控制方法后，桥式起重机可能会出现运行效率低下的情况，人们要根据实际情况来采集和应用数据。

4.2 矢量控制

在实际运行中，人们可以通过矢量控制来对电动机进行调速控制。其间，交流电动机采用与直流电动机相似的数学模型，通过一定技术手段实现瞬间的直流电转化。因此，交流调速系统可以具有直流调速系统的功能，甚至可以优化设备性能。但在进行矢量控制时，要了解桥式起重机变频器的具体参数设置，减少系统对电机参数的敏感性，同时制定其他参数识别补偿方案，改进设备调试方式，减少设备维护成本，减少安全隐患。

4.3 转差率控制

转差率控制是指桥式起重机的变频器控制系统形成一个闭合环路，使得机械设备的转速变化率与实际的转速变化率呈同步上升或同步下降的趋势。与恒压频比控制相比，这种控制方式增强了系统的稳定性，但是存在动态电流的位面平移，有时会严重影响系统的使用性能，因此人们很少采用这种控制方法进行设备优化。

4.4 变极对数控制

为了使电源电压保持不变，人们可以改变电动机的磁极对数和同步转速，提高桥式起重机的电动机运行速率。当采用这种控制方法时，机械设备会产生一个变极调数，设备一旦运行，磁极对数会减少一半，同步转速会提高一倍，通常，人们可以改变电机极数，调整磁极对数。与其他控制方法不同，桥式起重机不是直接通过控制电流或磁极来控制电动机，而是通过改变原始数据并将其作为矢量，控制电动机转速。

5 结语

近年来，我国桥式起重机技术不断发展，人们越来越重视各种新型技术的应用。变频调速系统发展前景广阔，可以有效地促进我国工业进步，提高我国工业生产水平。而基于PLC控制的变频调速可以从起重机领域拓展到其他领域，以提高机械设备运行效率，促进社会经济持续稳步发展。

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