天車電氣控制系統改造

摘 要：針對天車使用過程中，繼電器-接觸器控制系統的可靠性差、故障率高、維護困難、電器元件損耗大的問題進行分析，通過采用了PLC代替繼電器-接觸器控制，將變頻器代替電動機轉子串頻敏電阻器的調速方式，對天車進行改造，效果顯著，解決了實際問題。

關鍵詞：天車 PLC 變頻器 電動機

前言：天車是一種用來起吊、放下和搬運重物、并使重物在一定距離內水平移動的起重、搬運的設備，在生產過程中有著重要應用。它是由大車、小車、減速機、電動機、控制系統等設備構成。它的運轉情況直接影響到正常生產，甚至涉及到工人的人身安全。

一、天車常見問題

1、起動時電流對電網沖擊大，電能浪費嚴重。

2、設備使用壽命縮短，安全系數較差，運行可靠性低。

3、容易造成電能的浪費。

4、起重機工作量大，切換十分頻繁，觸頭容易燒壞。同時因工作環境惡劣，轉子回路串接的銅電阻經常燒壞、斷裂。設備故障率比較高，維修工作量比較大。

5、升降電動機有時會受力不均勻，易過載，直接造成電機損壞或者鋼絲繩斷裂。

6、起重機經常性的反復操作，終處于大電流工作狀態，降低了電器元件和電動機的使用壽命。

7、起重機工作的協調性主要靠操作人員的熟練程度。勞動強度大，容易疲勞和誤操作。

針對以上不足，本次改造的起重機采用PLC和繼電器----接觸器控制，電動機調速方式采用變頻調速，可實現了起重機的電氣自動化控制。

二、改造方案

交流電動機的調速方式很多，綜合各種性能最佳者為變頻調速方式。

（一）拖動系統

1、電動機選型：

大車與小車所用電動機選用普通的籠型轉子異步電動機即可， 升降用電動機，應選用變頻專用的籠型轉子異步電動機。

2、調速方法

目前國際上最先進的就是變頻調速。變頻后轉速可以分檔控制，改進中對主鉤電動機可采用分幾段速度運行，從低到高逐步切換，這樣，就能有效的防止了電動機的全矩啟動。

3、制動方式

（二）采用再生制動、直流制動和電磁機械制動相結合的方法。

1）首先，通過變頻器調速系統的再生制動和直流制動把運動中的大車、小車和起重機的速度迅速而準確地降到0；

2）對于起重機，常常會有重物在半空中停留一段時間，而變頻調速系統雖然能使重物靜止，但因設備容易受到外界因素的干擾，因此，利用電磁制動器進行機械制動仍然是必須的。

（三）變頻調速系統的控制要點

天車拖動系統的控制動作包括：大車的左、右行走及速度檔位；小車的前、后行走及速度檔位；起重機的升、降及速度檔位等。所有這些，都可以通過程序PLC進行無觸點控制。

天車控制系統中需要引起注意的是關于防止溜鉤的控制。在電磁制動器抱住之前和松開之后的瞬間，極易發生重物由停止狀態下滑的現象，稱為溜鉤。

防止溜鉤控制需要注意的是：

1）電磁制動器在通電到斷電（或從斷電到通電）之間是需要時間的，因此，變頻器如過早地停止輸出，將容易出現溜鉤。

2）變頻器必須避免在電磁制動器抱閘的情況下輸出較高頻率，以免發生“過流”而跳閘的誤動作。

三.采用變頻調速的優點

1.變頻器調速系統的保護功能強

1）變頻調速以其體積小、通用性強、動態響應快、工作頻率高、保護性能完善、可靠性好、使用方便等卓越的性能而優于以往的任何調速方式；

2）使用變頻器，可以進行電機的軟啟動，而讓電機具有很快的動態響應并且實現無級調速；另外對電機的一些參數做到補償；對電源|穩壓器的缺相、欠壓、過壓、過流等都能做到很及時很準確的檢測而自動采取應變措施保護電機；

2.工作可靠性顯著提高

1）電磁鐵的壽命可延長

原拖動系統是在運動的狀態下進行抱閘的，采用變頻調速后，可以在基本停住的狀態下進行抱閘，閘皮的磨損可減小；

2）操作手柄不易損壞

原系統的操作手柄因常常受力過大，易損件。采用變頻調速后，操作手柄的受力將大大的減小，不容易損壞；

3）控制系統的故障率大為下降

原系統是由于十分復雜的接觸器、繼電器系統進行控制的，故障率較高。采用了變頻調速控制系統后，控制系統可大大簡化，可靠性大為提高。

4）節能效果十分顯著， 轉子回路的采用變頻調速系統后，非但外接電阻內消耗的大量電能可以完全節約，并且在起重機放下重物時，還可將重物釋放的位能反饋給電源。

5）調速質量明顯提高 ，并且調速平穩，能夠長時間低速運行，具有很高的定位精度和運行效率。

6）可簡化傳動鏈 能進行無級調速，可省去減速箱，使傳動鏈結構簡單，設計標準化。

3.PLC的特點：

PLC按控制程序來對起重機各種工況進行協調，并決定其工作狀態。工作可靠，掃描速度快，控制靈活。具有體積小，結構緊湊；硬件資源豐富，執行速度高；獨特的抗干擾設計，數據的掉電保護功能；板件嚴格的三防處理，適應惡劣現場環境。

四、效果

針對原控制系統中的不足，經過改造后的變頻調速控制系統具有以下幾個優點：

1.變頻器調速控制系統的保護功能強

2.工作可靠性顯著提高，

3.節能效果十分可觀

4.調速質量明顯提高，具有很高的定位精度和運行效率。

5.可簡化傳動鏈，實現進行無級調速，

五、結束語

通過對天車電氣控制系統的改造，解決了原設計中存在的問題，實現了安全生產和節能降耗。