孫世順　白雪松

摘? 要：橋式起重機簡稱天車，是冶金企業(yè)生產(chǎn)的重要設(shè)備之一。為了滿足冶金企業(yè)快節(jié)奏的生產(chǎn)流程需要，橋式起重機也得到了創(chuàng)新發(fā)展，尤其是PLC和變頻技術(shù)在橋式起重機應(yīng)用后，實現(xiàn)了精準(zhǔn)提速，推動了冶金企業(yè)的發(fā)展。對于冶金企業(yè)相關(guān)技術(shù)人員來說，為了更好地發(fā)揮PLC和變頻器技術(shù)在橋式起重機中的作用，需要對相關(guān)技術(shù)進行深入了解。基于此，本文對PLC和變頻技術(shù)在交流橋式起重機控制中的應(yīng)用進行研究，僅供參考。

關(guān)鍵詞：冶金企業(yè);起重機;PLC和變頻技術(shù);應(yīng)用

引言

隨著智能控制技術(shù)、電力電子技術(shù)以及變頻技術(shù)的不斷發(fā)展，冶金企業(yè)生產(chǎn)過程中所應(yīng)用的起重機也得到了長足進步。以PLC控制器為核心，利用變頻技術(shù)、智能儀表技術(shù)實現(xiàn)起重機四象限運行，速度控制精確、可靠，可通過HMI人機界面直觀監(jiān)測起重機運行狀態(tài)以及運行行程，有較完備的故障監(jiān)測及顯示系統(tǒng)。冶金企業(yè)中起重機的主要動作有正向提升、正向下放、反向提升、反向下放四個，即往復(fù)運動。以PLC控制器+變頻器的模式，對起重機的運動進行控制，達到平滑調(diào)速、提高調(diào)速精度，提升冶金企業(yè)產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏。

1、PLC控制系統(tǒng)相關(guān)概述

在冶金企業(yè)中，為滿足起重系統(tǒng)的控制要求，設(shè)計了基于PLC的起重機控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由電源、PLC、監(jiān)測控制系統(tǒng)、操作控制單元、變頻器、電動機、旋轉(zhuǎn)編碼器、減速器和卷筒等9個部分組成。電源部分為PLC及變頻器、電動機等系統(tǒng)主要組成部分提供電壓，操作人員通過控制操作控制單元按鈕完成PLC控制系統(tǒng)命令下發(fā)，并通過Modbus通信協(xié)議完成與變頻器的控制及通信，并由變頻器實現(xiàn)對電機的控制，電機的輸出端經(jīng)過減速器與卷筒進行連接，以實現(xiàn)貨物提升功能。在電機運行過程中，旋轉(zhuǎn)編碼器監(jiān)測電機轉(zhuǎn)速，變頻器通過通信線將當(dāng)前電壓、電流信息傳輸給PLC，與此同時通過監(jiān)測控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對貨物重量、貨物提升位置、系統(tǒng)電壓和繩索的狀態(tài)等多個狀態(tài)檢測，避免卷線和松動的發(fā)生。

2、變頻技術(shù)相關(guān)概述

變頻技術(shù)主要是將冶金企業(yè)設(shè)備運行需要的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，再將直流電進一步轉(zhuǎn)化成不同頻率的交流電或者直流電來逆轉(zhuǎn)換成多種頻率的交流電，這是一種全新的技術(shù)手段，也是需要不斷探索完善的技術(shù)。除此之外，在轉(zhuǎn)換過程中不會產(chǎn)生電能的變化，反而只存在電流頻率的變化。這種變頻技術(shù)就可以很好的滿足交流電電機實現(xiàn)無級變速的要求，同時還會實現(xiàn)對電機控制器的敏感監(jiān)測，可以有效的達到控制電流頻率的效果，真正做到了功率變化隨產(chǎn)量改變的目標(biāo)，這也能進一步實現(xiàn)節(jié)能的目的。

對于變頻技術(shù)原理來說，主要是冶金企業(yè)機電設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中實現(xiàn)不同功率的工作要求。因此，為了讓電機提供的功率和實際運輸所需要的功率達到一致，這就需要變頻技術(shù)來實現(xiàn)。在實際操作過程中，可以利用半導(dǎo)體元件來將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，進而利用張力變送器將張力轉(zhuǎn)換成4-20mA的直流電，產(chǎn)生的電流會當(dāng)做是模擬信號進而傳輸給張緊設(shè)備，同時還能進行自動放大或者補償電流模擬信號來實現(xiàn)對傳輸帶和繩阻之間的摩擦阻力偏差值校正，可以真正實現(xiàn)對頻率的控制和轉(zhuǎn)化。不僅如此，張力控制還有較強的敏感度，這個特點就可以幫助設(shè)備在極少的時間內(nèi)實現(xiàn)對張力調(diào)節(jié)的反應(yīng)，還能進一步保障張力控制的準(zhǔn)確度和有效性。

3、PLC和變頻技術(shù)在交流橋式起重機控制中的應(yīng)用

3.1 PLC和變頻技術(shù)在起重機中的應(yīng)用

在冶金企業(yè)生產(chǎn)過程中，為了滿足各工序快節(jié)奏生產(chǎn)，起重機的應(yīng)用是必不可少的，橋式起重機小車工作系統(tǒng)主要作用是利用吊鉤的水平位移來微調(diào)其它物體的運行速度和軌跡等參數(shù)，在其運行期間并非都是滿載的，其一般是滿載與空載交替運行，這種情況下，就可以應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，針對起重機滿載/空載的不同情況，對功率進行調(diào)整，將該技術(shù)與智能化操作平臺結(jié)合在一起，這樣在滿載與空載情況下提供不同的功率，既可以有效的保證設(shè)備運行效率和質(zhì)量，還能夠降低起重機運行期間消耗的電能，節(jié)約能源資源。

3.2 將凸輪控制器控制改造為主令控制器+PLC+接觸器控制

只需要采取一個三擋位的主令控制器與兩只升降控制按鈕作為操作器件，就可以達到用PLC及接觸器模擬凸輪控制器的工作。其電路優(yōu)越性是：①保留原有的電阻器和控制方式不變，使操作者沒有不適應(yīng)的感覺;②節(jié)省了控制器的控制觸點，降低了故障率;③使用接觸器配合實現(xiàn)遠距離控制，大大減少了觸頭的燒損;④可靠性高，且控制方便，勞動強度大大降低;⑤通過改造控制器，節(jié)省了PLC的輸入接口，提高可靠性和經(jīng)濟性;⑥用PLC控制，大大提高電路控制的可靠性，且可縮短改造周期，維修方便;⑦利用主令控制器代替凸輪控制器控制，可以提高控制器的壽命，減少凸輪控制器來回轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的磨損或機械卡死的故障。在設(shè)計時，為了節(jié)省PLC的輸入、輸出接點，提高PLC的經(jīng)濟性，可對輸入、輸出接口的分配作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整：①可把艙門、端梁及欄桿門安全保護的常開觸頭串聯(lián)在一起后接在端口，一樣達到控制要求;②可把過電流保護的各臺電動機的過電流繼電的常閉觸點串聯(lián)后接在輸出接觸器線圈的公共回路，實現(xiàn)控制功能;這樣不用占用PLC的輸入接點，從而可以大大節(jié)省PLC的輸入接點。值得注意的是：若將過電流繼電器作為輸入信號看待，把它接在輸入端口時，應(yīng)接成常開觸點，便于理解原理圖;否則，若在PLC外部將其接成常閉觸點，那么梯形圖中就應(yīng)該畫成常開觸點。電路的安全保護主要體現(xiàn)在電源的控制上：一是只有所有操作開關(guān)均位于零位才能接通系統(tǒng)電源，故設(shè)計時利用啟動按鈕與零位開關(guān)串聯(lián)作為條件驅(qū)動主控指令，使系統(tǒng)受控于電源啟動，達到總控制的作用;二是系統(tǒng)的所有極限安全位置開關(guān)、急停開關(guān)、艙門、端梁及欄桿門保護開關(guān)均與總電源串聯(lián)，實現(xiàn)總電源保護控制作用。由于系統(tǒng)要求所有門開關(guān)必須可靠閉合，系統(tǒng)才能通電工作，故門開關(guān)采用了常開觸點，確保人身安全。

結(jié)束語

綜上所述，在冶金企業(yè)中，PLC和變頻技術(shù)是各工序高效生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，直接影響著起重機的運行效率和節(jié)奏，同時基于這一優(yōu)點，PLC和變頻技術(shù)還在集控系統(tǒng)、采礦機等方面得到了較好應(yīng)用。雖然目前起重機電設(shè)備中的變頻節(jié)能技術(shù)還沒完全普及，但是其低消耗、安全性的優(yōu)勢可以促進冶金企業(yè)的發(fā)展，與生態(tài)的保護達到雙贏的結(jié)果。除此之外，將變頻節(jié)能技術(shù)和起重機結(jié)合到一起，還能有效的提高設(shè)備的穩(wěn)定性和運行效率，延長設(shè)備的使用壽命，這也有利于降低對設(shè)備的保養(yǎng)和維修成本，促進冶金企業(yè)的長遠發(fā)展。

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