陳虹潔 魏 超

（煙臺南山學(xué)院計(jì)算機(jī)與電氣自動(dòng)化學(xué)院 山東 龍口 265713）

隨著近年中國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，起重機(jī)作為一種運(yùn)輸機(jī)械，廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、倉庫車站、港口等領(lǐng)域，如今國內(nèi)大型裝卸起重機(jī)采用日本安川的電控系統(tǒng)較多，安川變頻器中的CIMR-G7較先進(jìn)的一系列產(chǎn)品，是一種系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的反相器，為標(biāo)準(zhǔn)型號提供V／f控制和矢量控制。變頻器調(diào)速控制方式可使起重機(jī)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、調(diào)速和微動(dòng)操作性能良好，并且其具有調(diào)速范圍廣、平滑較高、機(jī)械特性較硬的優(yōu)點(diǎn)，可以方便地實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩或恒功率調(diào)速，整個(gè)調(diào)速特性可與直流調(diào)速媲美。從而有效地提高作業(yè)的效率與作業(yè)的安全性。裝卸起重機(jī)中的起升機(jī)構(gòu)為最復(fù)雜和重要的機(jī)構(gòu)，下面我們主要介紹起升機(jī)構(gòu)。

1 起重機(jī)起升工作原理與變頻調(diào)速原理

裝卸起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)一般都是由兩臺變頻器分別驅(qū)動(dòng)兩臺電動(dòng)機(jī)，通過一個(gè)減速箱驅(qū)動(dòng)兩個(gè)卷簡來進(jìn)行集裝箱的裝卸。

1.1 起升機(jī)構(gòu)的機(jī)械特性及工作狀態(tài)

起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)最主要的機(jī)構(gòu)，在起升或下降過程重力作用的影響很大，上升時(shí)重力作用為阻力負(fù)載、下降時(shí)則轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)力負(fù)載，起升機(jī)構(gòu)負(fù)載屬恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載其值不隨速度的變化而變化。

1.2 變頻調(diào)速控制原理

由變頻調(diào)速控制原理得到改變電動(dòng)機(jī)定子側(cè)供電電源頻率 ，即可以改變其同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速的目的。

1.3 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速

基頻(電機(jī)額定頻率)以下調(diào)速時(shí)，應(yīng)盡量保持主磁通不變，這就要求在降低供電電源頻率的同時(shí)，也應(yīng)降低感應(yīng)電動(dòng)勢，使電源頻率/感應(yīng)電動(dòng)勢等于常數(shù)，這種恒磁通控制屬于恒轉(zhuǎn)矩控制方式。

2 系統(tǒng)控制方案

2.1 門機(jī)起升機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)主要硬件設(shè)備

本系統(tǒng)控制主要采用可編程控制器與變頻器相互協(xié)調(diào)來完成起重機(jī)的平穩(wěn)控制。

1）變頻專用電動(dòng)機(jī)2臺，型號為安川BDK-IKMU，功率600kW，4P，CONT，750/1 800r.min～1，AC310/420V，1005/1320A。

2）起升電機(jī)的冷卻風(fēng)機(jī)2臺，型號為安川FELF-5，功率5.5kW，AC380V。

3）起升制動(dòng)器分為高速4個(gè)和低速2個(gè)制動(dòng)器，型號為高 速 ZPMC YP41-4500-800X30，380V； 低 速 ZPMCSBB365，380V。

4）起升變頻器柜2臺，內(nèi)置YASKAWA全數(shù)字式交流變頻器CIMR-G7B兩套。

5）編碼器4個(gè)，其中2個(gè)相對編碼器型號為：安川LF-60B-S89A。另外2個(gè)絕對值編碼器型號為歐姆龍 MREG64SP062FBC。

6）起重機(jī)為改善功率因數(shù)和減少能源消耗采用2套交流電抗器，型號為安川EPJ615540，400V，800kW。

7）起升主令型號為安川 MKLC-03ER-HP6/EG6PAG5C-8。

8）PLC配置。我公司采用日本YASKAWA(安川)公司的全系列專用港機(jī)PLC中CP-317系列可編程系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)具體運(yùn)行情況

1）故障顯示人機(jī)交互界面。

2）岸橋通過司機(jī)室主令手柄對起升機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)、大車機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。

3）系統(tǒng)運(yùn)行方式本系統(tǒng)設(shè)有不同的程序段，在進(jìn)行不同機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)調(diào)用不同的程序段，在每個(gè)程序段設(shè)有故障代碼，對相應(yīng)故障進(jìn)行記錄。

3 控制系統(tǒng)特點(diǎn)及優(yōu)越性

3.1 系統(tǒng)特點(diǎn)

1）港口起重機(jī)械起升機(jī)構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)有最大起升重量和起升速度，它們直接影響整機(jī)的起吊能力及裝卸效率。

2）本系統(tǒng)將PLC技術(shù)與變頻器技術(shù)相結(jié)合，采用矢量控制，極大地提高了系統(tǒng)性能，成為生產(chǎn)控制的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3）安川專用起升電機(jī)與普通變頻電機(jī)相比，有其優(yōu)越性。

①適應(yīng)碼頭工作環(huán)境。②電機(jī)效率提高。

3.2 系統(tǒng)的優(yōu)越性

1）動(dòng)態(tài)的高速響應(yīng)。角速度ω、定子電流I和轉(zhuǎn)矩T的跟蹤性能良好，響應(yīng)時(shí)間在100ms以內(nèi)。

2）低頻轉(zhuǎn)矩增大。由于矢量控制變頻器能保持磁通恒定，轉(zhuǎn)矩與I呈線性關(guān)系，故在極低頻時(shí)也能使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩高于額定轉(zhuǎn)矩，甚至在1Hz時(shí)，電機(jī)也能輸出15O%額定轉(zhuǎn)矩。

3）控制的靈活性。在系統(tǒng)內(nèi)用不同的函數(shù)發(fā)生器作為磁通調(diào)節(jié)器即可獲得他勵(lì)或串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。

4）調(diào)速比可達(dá)1:50，且啟動(dòng)停止具有極高的平穩(wěn)性。

5）節(jié)能效果顯著。在矢量控制中控制滑差頻率使電機(jī)效率達(dá)到最高。

6）實(shí)施零速抱閘。可以全速受控減少抱閘閉合時(shí)的振動(dòng)及抱閘磨損。

7）簡化了電控系統(tǒng)，省去大量接觸器、繼電器，減低了故障率，使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

8）本控制系統(tǒng)由于在碼頭使用，所以在控制柜和電機(jī)內(nèi)裝有除霜器，以防止設(shè)備的損害，另外在控制柜所在房間加裝有空調(diào)，保障溫度時(shí)刻在常溫。

4 結(jié)論

從應(yīng)用效果上看，起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)械中最重要的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，通過采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)以及穩(wěn)定的PLC控制技術(shù)，大大提高了整機(jī)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，其各項(xiàng)性能均達(dá)到要求，系統(tǒng)自運(yùn)行以來一直穩(wěn)定正常。對港口起重裝卸的穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、降低維修成本、減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度起著重要作用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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