劉述才 鄭州水工機械有限公司

隨著微電子技術(shù)、電子技術(shù)以及微計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，衍生出了PLC技術(shù)，其具有可靠性強、應(yīng)用靈活、工作量少的優(yōu)勢，在工業(yè)現(xiàn)代化、智能化和自動化發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。變頻器具有高效率、高功率因素和較好的節(jié)能效果，在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用功能。PLC控制器與變頻器的應(yīng)用功能能夠克服傳統(tǒng)門式起重機控制的缺點，并且具有較高的調(diào)速性能，被認(rèn)為是一種非常有價值的調(diào)速方式。

一、水電站門式起重機對起重設(shè)備控制的要求

筆者根據(jù)多年經(jīng)驗分析水電站門式起重機對起重設(shè)備控制的要求主要集中在以下幾點：①可靠性高：門式起重機主要用于閘門安裝，若在安裝中途發(fā)生問題，將對設(shè)備、安裝人員以及工期帶來較大的影響，可能引起重大的設(shè)備損壞或經(jīng)濟損失。因此對于門式起重機的可靠性具有較高的要求[1]。②控制精度高：門式起重機要求運行平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確、速度變化可控性好，能夠滿足各種情況下的工作要求。③自動化水平高：水電站通常位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，人力資源有限，因此需要具有較高的自動化水平。

傳統(tǒng)繼電控制存在許多問題，例如故障發(fā)生率高及維修工作量大的為，但是隨著PLC技術(shù)在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，其以可控性好、運用靈活、維護量大的優(yōu)勢在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用[2]。在門式起重機控制系統(tǒng)中，PLC設(shè)備的應(yīng)用能夠簡化控制結(jié)構(gòu)以及電線路徑，并采用現(xiàn)場總線分布控制方式，能夠減少大量的線纜以及安裝工作量，從而降低故障的發(fā)生率。PLC控制還能夠?qū)崿F(xiàn)起重機的智能控制以及自動診斷，通過人機界面能夠?qū)ζ鹬貦C全方面進行控制，并通過顯示內(nèi)容觀察起重機的工作狀態(tài)，從而提高了起重機的工作效率，減少人工勞動量[3]。

二、PLC控制與變頻器技術(shù)在水電站門式起重機中的應(yīng)用

PLC控制器的應(yīng)用已經(jīng)有幾十年的歷史，并且成為工業(yè)自動化中的重要設(shè)備，也是現(xiàn)場控制的主要設(shè)備。PLC取代繼電器控制主要是由于其以下特點：①接線簡單：PLC主要是通過內(nèi)部儲存程序的方式，從而通過內(nèi)置軟元件以及編制的控制程序來實現(xiàn)各功能的控制，從而節(jié)省繼電控制中的各種線圈以及接線；②應(yīng)用靈活：PLC控制的優(yōu)點在于邏輯控制變化靈活，當(dāng)需要改變控制參數(shù)時，僅需要修改相應(yīng)的程序，不需要改變線路，從而提高了控制的靈活性；③信息化水平高：PLC使用了大量的現(xiàn)場設(shè)備，能夠通過現(xiàn)場總線以及其他控制設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)集中數(shù)據(jù)處理，是遠(yuǎn)程控制的最佳方法；④便于維護：PLC采用了循環(huán)掃描的方式，通過抗干擾與隔離措施的應(yīng)用，再加上在線自動檢測的功能，能夠快速檢測到各種故障設(shè)備，并提示檢修人員故障所在的地方，有助于提高維護的效果[4]。變頻器是通過改變電源頻率控制交流電動機的一種設(shè)備，其主要通過根據(jù)幾點實際需求提供相應(yīng)的電源電壓，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保、速度調(diào)控的目的。此外，變頻器還具有過流、過壓、過載保護的作用，隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，其在工業(yè)發(fā)展中也得到了廣泛的應(yīng)用功能。

門式起重機的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此在編寫PLC程序時，需要對整體結(jié)構(gòu)以及各操作流程進行分析，從而明確起重機的控制過程，從而為程序設(shè)計提供參考依據(jù)。例如，起重機生氣結(jié)構(gòu)的控制流程中，門機上電之后PLC首先需要進行自動檢查，若網(wǎng)絡(luò)及各設(shè)備正常，門機則正常運行，除了常規(guī)的電機保護措施外，PLC系統(tǒng)還自帶過熱保護與超速保護措施。此外，由于主機升機構(gòu)運行過程中的電流量較大，因此在主起升動作之前其他機構(gòu)不能同時進行動作。

由于現(xiàn)代多數(shù)門式起重機采用了觸摸操作面板，有助于簡化操作與監(jiān)控措施，工作人員能夠通過面板顯示的各機構(gòu)運行狀況，并結(jié)合實際要求來調(diào)整各方面的參數(shù)或通過觸摸屏按鈕啟動各功能開關(guān)。觸摸屏的畫面采用網(wǎng)頁式設(shè)計，能夠完成所有的控制功能，包括輸入、參數(shù)顯示、儲存與記錄、報警等功能，且操作簡單明確。

門式起重機的門機起升機構(gòu)主要是采用速度閉環(huán)控制的變頻系統(tǒng)，具有較好的調(diào)速效果，受轉(zhuǎn)矩的影響小，有助于實現(xiàn)同步運行。在速度閉環(huán)控制中可以通過電纜卷筒電機與起升機構(gòu)的理論速度確定給定速度，從而實現(xiàn)電纜卷筒電機的有效控制。同時由于PLC以及現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用，提高了變頻器閉環(huán)控制的精度。PLC作為門機控制的主要設(shè)備，能夠通過采集起升機構(gòu)以及電纜卷筒的各項參數(shù)，然后計算不同情況下的速度關(guān)系曲線，然后調(diào)整電纜張力以及卷筒電機轉(zhuǎn)矩的相關(guān)數(shù)據(jù)，并反饋至PLC控制系統(tǒng)，對卷筒變頻器進行調(diào)控，從而確保起升機構(gòu)的同步精準(zhǔn)度。

三、結(jié)束語

PLC控制器與變頻器具有較好的應(yīng)用價值，在水電站門式起重機中具有較好的應(yīng)用效果，有助于提高起重機的可控性，從而確保安裝的質(zhì)量以及調(diào)控的效果，能夠確保工程的經(jīng)濟效益，減少對水電站施工進度以及經(jīng)濟的影響。