喬宏琦 孫同峰 呂艷秋

（大連港散雜貨碼頭公司，遼寧 大連 116600）

0 前言

橋式卸船機(jī)是一種應(yīng)用于港口碼頭上的重要設(shè)備，其主要用于對(duì)港口碼頭上貨物進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)與裝卸。我國(guó)貨物的進(jìn)出口量一直處于增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，橋式卸船機(jī)的應(yīng)用將有助于提高港口的貨物裝卸效率。為滿足港口裝卸需求需要不斷地對(duì)橋式卸船機(jī)進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)，通過對(duì)橋式卸船機(jī)進(jìn)行PLC變頻改造將有助于提高橋式卸船機(jī)的工作效率，并降低橋式卸船機(jī)的能耗。橋式卸船機(jī)控制技術(shù)經(jīng)過不斷地升級(jí)已經(jīng)由傳統(tǒng)的直流可控硅技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)今的PLC變頻調(diào)速技術(shù)，PLC變頻調(diào)速技術(shù)具有良好的調(diào)速性能與節(jié)能效率。因此應(yīng)當(dāng)積極做好PLC變頻調(diào)速技術(shù)的研究與應(yīng)用，在提高橋式卸船機(jī)控制效率的同時(shí)降低橋式卸船機(jī)的能耗。

1 PLC變頻調(diào)速原理

PLC變頻調(diào)速主要是以PLC控制的為核心所發(fā)展起來的一種控制技術(shù)，其利用PLC的高可靠性、數(shù)字性、計(jì)算性能強(qiáng)等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋式卸船機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，并結(jié)合所編寫的程序?qū)蚴叫洞瑱C(jī)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行PLC變頻調(diào)速，從而使橋式卸船機(jī)能夠以最為經(jīng)濟(jì)、高效的狀態(tài)運(yùn)行。PLC變頻調(diào)速具有3個(gè)方面的特點(diǎn)。

1.1 工作方式

PLC變頻調(diào)速是通過分布式布置的I/O模塊就近控制繼電器的方式，完成對(duì)于橋式卸船機(jī)的變頻調(diào)速的。

1.2 工作特點(diǎn)

PLC變頻調(diào)速所使用的PLC作為控制的核心，大量使用數(shù)字化電子元器件，其受周邊環(huán)境影響較小，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定高效的工作。PLC所使用的微電子技術(shù)避免了傳統(tǒng)（繼電器控制）控制中所使用的機(jī)械式方式，大量采用電子控制方式有效地提高了PLC變頻調(diào)速的控制精度和控制的可靠性。PLC變頻調(diào)速控制可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工和設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。

1.3 變頻調(diào)速

PLC變頻調(diào)速主要依靠PLC技術(shù)和IGBI模塊的有機(jī)結(jié)合，能夠?qū)κ蠡\式電機(jī)進(jìn)行良好的控制。同時(shí)PLC變頻調(diào)速器能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)位能和動(dòng)能向電能的轉(zhuǎn)化反饋，在提高橋式卸船機(jī)工作效率的同時(shí)降低橋式卸船機(jī)的功耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能提效。

PLC變頻調(diào)速控制所使用的主控制電路主要有2種。

（1）整流電路。整流電路主要用于對(duì)進(jìn)入橋式卸船機(jī)的外部工頻電源進(jìn)行整流，并通過逆變電路和控制電路為PLC變頻控制電路提供24 V直流電源。整流電路控制主要分為直流電源控制和直流電流控制。

（2）逆變電路。逆變電路主要是由6個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件構(gòu)成，利用6個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件組成三相橋式逆變電路。通過有規(guī)律地控制逆變電路的6個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器的通斷，從而使逆變電路能夠形成所需要的各種頻率的三相交流電輸出，其通過PLC變頻電路的控制將控制直流電源逆變?yōu)榭刂平涣麟娫础?/p>

2 PLC變頻控制技術(shù)在橋式卸船機(jī)上的應(yīng)用

通過對(duì)橋式卸船機(jī)進(jìn)行PLC變頻控制改造將能夠有效地提高橋式卸船機(jī)的工作效率，并降低橋式卸船機(jī)的工作能耗。在將PLC變頻控制技術(shù)應(yīng)用于橋式卸船機(jī)的過程中，某型橋式卸船機(jī)所使用的起重電機(jī)，決定了PLC變頻控制技術(shù)將采用帶測(cè)速反饋接口的變頻器作為橋式卸船機(jī)上的電機(jī)變頻控制，對(duì)橋式卸船機(jī)的起升/開閉/俯仰等電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，而使用不帶測(cè)速反饋的變頻器控制的橋式卸船機(jī)電機(jī)則主要包括橋式卸船機(jī)上的大、小型車行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

PLC變頻控制技術(shù)在橋式卸船機(jī)上的應(yīng)用原理主要是利用分布于橋式卸船機(jī)上各處的傳感器，對(duì)橋式卸船機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)輸入PLC中的各種類型信號(hào)利用PLC中的程序進(jìn)行運(yùn)算判斷，從而控制橋式卸船機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的變頻操作。橋式卸船機(jī)變頻控制中所使用的PLC除了完成橋式卸船機(jī)自身的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)于橋式卸船機(jī)的自動(dòng)變頻控制外，還可以接收上位機(jī)傳輸來的控制指令完成對(duì)于橋式卸船機(jī)的變頻控制。

橋式卸船機(jī)所使用的PLC變頻控制技術(shù)其PLC程序的編制采用模塊化的編制方法，按照按鈕處理模塊、通信模塊、PID控制模塊以及故障報(bào)警模塊4個(gè)部分完成對(duì)于橋式卸船機(jī)PLC變頻驅(qū)動(dòng)控制程序的編制，橋式卸船機(jī)所使用的PLC與各變頻器之間采用PROFIBUS總線協(xié)議進(jìn)行通信連接，用以完成PLC變頻控制系統(tǒng)之間的通信。

PLC變頻控制系統(tǒng)在橋式卸船機(jī)的控制應(yīng)用中除了需要滿足橋式卸船機(jī)的各項(xiàng)功能外，還需要積極做好各安全保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置。

2.1 對(duì)于橋式卸船機(jī)上的起升/開閉機(jī)構(gòu)的安全保護(hù)

橋式卸船機(jī)的起升/開閉機(jī)構(gòu)的安全保護(hù)主要依靠加裝的行程限位開關(guān)來完成，其要以避免橋式卸船機(jī)起升/開閉機(jī)構(gòu)超過上下端最大限程。電機(jī)變頻器主要用于橋式卸船機(jī)起升機(jī)構(gòu)的超速保護(hù)，避免橋式卸船機(jī)上的各部電機(jī)在運(yùn)行過程中過載、過電流、斷相或是短路，當(dāng)發(fā)生上述故障時(shí)變頻器將及時(shí)切斷對(duì)電機(jī)的供電，保護(hù)橋式卸船機(jī)上的電機(jī)。

2.2 橋式卸船機(jī)小車/大車機(jī)構(gòu)的安全保護(hù)系統(tǒng)

應(yīng)用于橋式卸船機(jī)小車/大車機(jī)構(gòu)安全保護(hù)的系統(tǒng)，主要用來實(shí)現(xiàn)對(duì)于小車/大車機(jī)構(gòu)錨定檢測(cè)和慢速評(píng)議控制，保護(hù)橋式卸船機(jī)上小車/大車機(jī)構(gòu)部分的安全運(yùn)行。

2.3 橋式卸船機(jī)俯仰機(jī)構(gòu)部分的安全保護(hù)

通過在橋式卸船機(jī)俯仰機(jī)構(gòu)中安裝一套終點(diǎn)限位和速度限制機(jī)構(gòu)來避免橋式卸船機(jī)俯仰機(jī)構(gòu)電機(jī)部分產(chǎn)生過載、過電流、短路等問題，保護(hù)橋式卸船機(jī)正常、安全運(yùn)行。

2.4 橋式卸船機(jī)供電側(cè)的檢測(cè)保護(hù)

橋式卸船機(jī)的供電側(cè)能夠?qū)蚴叫洞瑱C(jī)的整體供電，PLC變頻控制系統(tǒng)通過在供電側(cè)加裝空開保護(hù)來避免控制系統(tǒng)產(chǎn)生過載，同時(shí)將空開的運(yùn)行信號(hào)輸入至PLC中，對(duì)橋式卸船機(jī)控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)供電側(cè)出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，并將空開動(dòng)作信號(hào)輸入至PLC中形成報(bào)警信息，提示并幫助相關(guān)維修人員快速進(jìn)行橋式卸船機(jī)的故障定位與排除。

3 將PLC變頻控制技術(shù)應(yīng)用于橋式卸船機(jī)中的優(yōu)勢(shì)

將PLC變頻控制技術(shù)應(yīng)用于橋式卸船機(jī)中不僅能夠有效提高橋式卸船機(jī)的控制效率，而且提高了橋式卸船機(jī)控制的安全性與可靠性。橋式卸船機(jī)PLC變頻控制系統(tǒng)能夠快速地完成橋式卸船機(jī)的減速與升降，有效提高橋式卸船機(jī)裝卸效率。通過PLC變頻控制技術(shù)對(duì)橋式卸船機(jī)中的電機(jī)進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)重載慢速、輕載快速、精準(zhǔn)定位等控制，使橋式卸船機(jī)上各電機(jī)在運(yùn)行過程中保持平穩(wěn)狀態(tài)，延長(zhǎng)了橋式卸船機(jī)的使用壽命并增強(qiáng)了使用效果。此外，橋式卸船機(jī)上電機(jī)在零速度時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)重物下滑和制動(dòng)失效等問題，保障了橋式卸船機(jī)的安全運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)橋式卸船機(jī)進(jìn)行PLC變頻控制改造能夠有效地提高橋式卸船機(jī)運(yùn)行的安全性與工作效率。該文在分析PLC變頻控制特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)PLC變頻控制技術(shù)在橋式卸船機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)行了分析介紹。