利用遙控器與變頻器改造橋式起重機

華國祥

摘 要：由于傳統的橋式起重機系統存在能源浪費嚴重、安全性差和運行維護費用高等諸多問題。本設計介紹一種利用工業遙控器與變頻調速系統在橋式起重機系統中的應用；將遙控器的輸出信號輸入給變頻器，通過設置變頻器的多段速運行改變異步動電機的電源頻率，達到對電機調速的目的。本設計主要介紹了遙控接收器系統改造及起重機變頻調速系統的端子接線圖，實踐證實：遙控器控制的變頻調速系統具有明顯的優越性。

關鍵詞：橋式起重機 遙控器 變頻器

中圖分類號：TH21 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（a）-0079-02

橋式起重機是工礦企業中應用十分廣泛的一種起重設備，此次改造的的橋式起重機原電控系統采用轉子回路串接多段電阻進行有級調速，原調速的電阻器采用康銅材質，性脆易斷裂、短路故障也有發生，電阻燒損時維修成本高，而且轉子串電阻調速機械特性軟，負載變化時轉速也變化，調速不理想。所串電阻長期發熱，電能浪費大，效率低?？刂葡到y采用凸輪控制器、繼電器、接觸器等元件。致使機械沖擊頻繁、振動大，繼電器、接觸器接觸不良等維修量越來越大，因故障停機導致生產不能連續進行的現象經常發生，升級改造這臺起重機電控系統已是當務之急，但目前國內起重機電控系統是一種什么情況，采用哪種電控方式進行改造成為升級起重機電控系統的關鍵。

目前，由于傳統橋式起重機的電控系統受當時經濟、技術條件的限制，設計的電控系統多是由凸輪控制器控制繼電器、接觸器等元件，調速系統大多是繞線式三相異步電動機轉子串電阻器調速，這種電控方式的起重機在工礦企業有相當大的一部分，由于價格便宜、技術相對成熟等原因在我國一些小的起重機制造廠還在生產。

橋式起重機作為物料搬運機械在整個國民經濟中有著十分重要的地位。經過幾十年的發展，我國橋式起重機制造廠和使用單位在產品設計、制造工藝上、設備使用、管理上，不斷積累經驗，不斷改造，推動了橋式起重機的技術進步，尤其是近年來，隨著計算機技術和電力電子器件的迅猛發展，帶動了電氣傳動和自動控制領域的發展。其中，具有代表性的交流變頻調速裝置和可編程控制器獲得了廣泛的應用，為PLC控制的變頻調速技術在橋式起重機系統提供了有利條件。變頻技術的運用使得起重機的整體特性得到較大提高，可以解決傳統橋式起重機控制系統存在諸多的問題，變頻調速以其可靠性好，高品質的調速性能、節能效益顯著的特性在起重機行業中具有廣泛的發展前景。

變頻調速、PLC可編程序控制器應用到了橋式起重機行業后，給這個行業帶來了生機，但也由于采用PLC、變頻器等器件后起重機的成本比較高，要求維護維修人員的技術水平也高，一些企業還是放棄了起重機的控制系統升級，能不能采用一種更經濟、更實用的電控方式，經過一段時間的探討感覺采用工業遙控器加變頻器改造現有橋式起重機電控系統成為一種可能。

（1）采用工業用無線電遙控器，此種型號遙控器分為兩部分：一部分為手操信號發射器；另一部分為信號接收器，如圖所示，手操器上有6個雙速按鍵、一個緊急停止開關、一個開機鍵，它的6個雙速按鍵代表起重機起吊重物的吊鉤有6個不同的運動方向，手操器可以控制吊鉤向任意一個方向移動、也可以同時向兩個甚至三個方向移動，輕按某一運動方向按鍵則有一個方向的繼電器吸合、再按則有另一個繼電器吸合而此時兩個繼電器吸合代表兩種速度，一般設置輕按為低速、再按為高速，開機鍵一般設置為給起重機系統通電主接觸器吸合，停止鍵一般設置為主接觸器斷開。

（2）改造遙控器。如圖2b將遙控接收裝置打開，找到慢上、慢下、慢東、慢西、慢南、慢北小型繼電器（此小型繼電器只有一個常開觸點）將該小型繼電器更換為相應電源電壓的雙常開觸點的小型繼電器，并將此小型繼電器固定在相應的部位（接收裝置內非常寬敞），將相應引線做好標記線號引到接收裝置外面，

（3）將大車、小車、主起升電機進行改造，將它們轉子的滑環拆掉，并將三顆線頭連在一起與電機外殼做好絕緣，拆除凸輪控制器、電阻器、將原電氣控制箱內能用的接觸器、繼電器、過流元件等從它們原來的位子上拆下以備用。

（4）按著設計思路畫出控制圖紙，在確認理論上可行的基礎上確認實際的控制方案。

（5）選擇變頻器，橋式起重機的平移機構對拖動系統的性能要求不高，為了降低改造成本，選用V/F控制方式的通用變頻器即可滿足要求，本例中選用了國產變頻器。

起升機構要求有較高的起動轉矩和調速性能，本設計選擇安川H1000系列變頻器，該變頻器具有0.3 Hz時200%轉矩功能，這就保證了吊鉤由運行狀態降為零速時，電動機能夠使重物在空中暫時停住，直到電磁制動器將電動機軸抱住為止，從而防止了溜鉤。

（6）在本設計中橋式起重機的三大機構圖紙設計相同，為便于維修每一機構都設計了自己的電源開關（斷路器），而每一機構的電源又都受控于總電源開關（斷路器QF及接觸器KM）控制，通電后及在各機構運行時，如果各變頻器沒有故障輸出，則KM接觸器正常吸合全車通電，一旦變頻器有故障輸出或者外電源有故障，則KA繼電器斷開（KA：斷相及相序保護繼電器）接觸器KM不能吸合全車斷電。各個機構的限位開關都串接在各自運動方向的啟動開關上，當限位開關動作時這個方向的機械運動就停止了，此時只有按反方向的運動按鍵，吊車才能脫離限位位置（見圖1）。

（7）本設計大車、小車及起升采用先低速后高速的兩檔運行方式，手輕按遙控器任一方向按鍵起重機就進入一檔低速運行，此時，起重機吊鉤將在這個方向上按設定的加速時間加速到設定的低速頻率運行（根據實際使用情況設定這個低速運行頻率，低速頻率<高速頻率）當運行頻率達到低速頻率后，可以根據使用情況一直保持這個頻率運行，如果需要更高速運行、可繼續按此鍵進入二檔，吊鉤將再按設定的加速時間加速到設定的高速運行頻率運行，如需要減速或停車只需松開二檔按鍵或完全松開按鍵則吊鉤將按設計的減速時間進行減速直到停止。

（8）在變頻器設置中由于大車、小車的運動軌跡是平移，對變頻器的控制要求不高采用無PG V/F控制即可，在具體設置時只需考慮加速時間和減速時間，而起升和下降則是起重機變頻控制的關鍵所在，如果變頻器指令運用不合理，起升機構在啟停過程中易出現“溜鉤”現象。

由于制動器從抱緊到松開，以及從松開到抱緊的動作過程需要時間（約0.65 s），而電動機轉矩的產生或消失，是在通電或斷電瞬間就立刻反應的。因此，制動器和電動機在動作的配合上極易出現問題。如電動機已經通電，而制動器尚未松開，將導致電動機的嚴重過載；反之，如電動機已經斷電，而制動器尚未抱緊，則重物必將下滑，即出現溜鉤現象。因此要有相應的防止措施。利用變頻器具有零速全轉矩功能（又稱零伺服功能，即零速時電動機仍能輸出150%的額定轉矩，使重物停在空中），在調試時使起重機吊起額定負載，在啟停過程中保證不“溜鉤”電機過載最小的情況下即可，此時的電機額定轉矩一般不會超過120%。

利用遙控器改造橋式起重機總體看來具有電氣硬件少，連線簡單，成本低等特點，特別適合一些有改造起重機要求的小型的民營企業，此改造項目至今已運行兩年多，各項指標都能滿足企業的要求效果非常好。endprint

摘 要：由于傳統的橋式起重機系統存在能源浪費嚴重、安全性差和運行維護費用高等諸多問題。本設計介紹一種利用工業遙控器與變頻調速系統在橋式起重機系統中的應用；將遙控器的輸出信號輸入給變頻器，通過設置變頻器的多段速運行改變異步動電機的電源頻率，達到對電機調速的目的。本設計主要介紹了遙控接收器系統改造及起重機變頻調速系統的端子接線圖，實踐證實：遙控器控制的變頻調速系統具有明顯的優越性。

關鍵詞：橋式起重機 遙控器 變頻器

中圖分類號：TH21 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（a）-0079-02

橋式起重機是工礦企業中應用十分廣泛的一種起重設備，此次改造的的橋式起重機原電控系統采用轉子回路串接多段電阻進行有級調速，原調速的電阻器采用康銅材質，性脆易斷裂、短路故障也有發生，電阻燒損時維修成本高，而且轉子串電阻調速機械特性軟，負載變化時轉速也變化，調速不理想。所串電阻長期發熱，電能浪費大，效率低。控制系統采用凸輪控制器、繼電器、接觸器等元件。致使機械沖擊頻繁、振動大，繼電器、接觸器接觸不良等維修量越來越大，因故障停機導致生產不能連續進行的現象經常發生，升級改造這臺起重機電控系統已是當務之急，但目前國內起重機電控系統是一種什么情況，采用哪種電控方式進行改造成為升級起重機電控系統的關鍵。

目前，由于傳統橋式起重機的電控系統受當時經濟、技術條件的限制，設計的電控系統多是由凸輪控制器控制繼電器、接觸器等元件，調速系統大多是繞線式三相異步電動機轉子串電阻器調速，這種電控方式的起重機在工礦企業有相當大的一部分，由于價格便宜、技術相對成熟等原因在我國一些小的起重機制造廠還在生產。

橋式起重機作為物料搬運機械在整個國民經濟中有著十分重要的地位。經過幾十年的發展，我國橋式起重機制造廠和使用單位在產品設計、制造工藝上、設備使用、管理上，不斷積累經驗，不斷改造，推動了橋式起重機的技術進步，尤其是近年來，隨著計算機技術和電力電子器件的迅猛發展，帶動了電氣傳動和自動控制領域的發展。其中，具有代表性的交流變頻調速裝置和可編程控制器獲得了廣泛的應用，為PLC控制的變頻調速技術在橋式起重機系統提供了有利條件。變頻技術的運用使得起重機的整體特性得到較大提高，可以解決傳統橋式起重機控制系統存在諸多的問題，變頻調速以其可靠性好，高品質的調速性能、節能效益顯著的特性在起重機行業中具有廣泛的發展前景。

變頻調速、PLC可編程序控制器應用到了橋式起重機行業后，給這個行業帶來了生機，但也由于采用PLC、變頻器等器件后起重機的成本比較高，要求維護維修人員的技術水平也高，一些企業還是放棄了起重機的控制系統升級，能不能采用一種更經濟、更實用的電控方式，經過一段時間的探討感覺采用工業遙控器加變頻器改造現有橋式起重機電控系統成為一種可能。

（1）采用工業用無線電遙控器，此種型號遙控器分為兩部分：一部分為手操信號發射器；另一部分為信號接收器，如圖所示，手操器上有6個雙速按鍵、一個緊急停止開關、一個開機鍵，它的6個雙速按鍵代表起重機起吊重物的吊鉤有6個不同的運動方向，手操器可以控制吊鉤向任意一個方向移動、也可以同時向兩個甚至三個方向移動，輕按某一運動方向按鍵則有一個方向的繼電器吸合、再按則有另一個繼電器吸合而此時兩個繼電器吸合代表兩種速度，一般設置輕按為低速、再按為高速，開機鍵一般設置為給起重機系統通電主接觸器吸合，停止鍵一般設置為主接觸器斷開。

（2）改造遙控器。如圖2b將遙控接收裝置打開，找到慢上、慢下、慢東、慢西、慢南、慢北小型繼電器（此小型繼電器只有一個常開觸點）將該小型繼電器更換為相應電源電壓的雙常開觸點的小型繼電器，并將此小型繼電器固定在相應的部位（接收裝置內非常寬敞），將相應引線做好標記線號引到接收裝置外面，

（3）將大車、小車、主起升電機進行改造，將它們轉子的滑環拆掉，并將三顆線頭連在一起與電機外殼做好絕緣，拆除凸輪控制器、電阻器、將原電氣控制箱內能用的接觸器、繼電器、過流元件等從它們原來的位子上拆下以備用。

（4）按著設計思路畫出控制圖紙，在確認理論上可行的基礎上確認實際的控制方案。

（5）選擇變頻器，橋式起重機的平移機構對拖動系統的性能要求不高，為了降低改造成本，選用V/F控制方式的通用變頻器即可滿足要求，本例中選用了國產變頻器。

起升機構要求有較高的起動轉矩和調速性能，本設計選擇安川H1000系列變頻器，該變頻器具有0.3 Hz時200%轉矩功能，這就保證了吊鉤由運行狀態降為零速時，電動機能夠使重物在空中暫時停住，直到電磁制動器將電動機軸抱住為止，從而防止了溜鉤。

（6）在本設計中橋式起重機的三大機構圖紙設計相同，為便于維修每一機構都設計了自己的電源開關（斷路器），而每一機構的電源又都受控于總電源開關（斷路器QF及接觸器KM）控制，通電后及在各機構運行時，如果各變頻器沒有故障輸出，則KM接觸器正常吸合全車通電，一旦變頻器有故障輸出或者外電源有故障，則KA繼電器斷開（KA：斷相及相序保護繼電器）接觸器KM不能吸合全車斷電。各個機構的限位開關都串接在各自運動方向的啟動開關上，當限位開關動作時這個方向的機械運動就停止了，此時只有按反方向的運動按鍵，吊車才能脫離限位位置（見圖1）。

（7）本設計大車、小車及起升采用先低速后高速的兩檔運行方式，手輕按遙控器任一方向按鍵起重機就進入一檔低速運行，此時，起重機吊鉤將在這個方向上按設定的加速時間加速到設定的低速頻率運行（根據實際使用情況設定這個低速運行頻率，低速頻率<高速頻率）當運行頻率達到低速頻率后，可以根據使用情況一直保持這個頻率運行，如果需要更高速運行、可繼續按此鍵進入二檔，吊鉤將再按設定的加速時間加速到設定的高速運行頻率運行，如需要減速或停車只需松開二檔按鍵或完全松開按鍵則吊鉤將按設計的減速時間進行減速直到停止。

（8）在變頻器設置中由于大車、小車的運動軌跡是平移，對變頻器的控制要求不高采用無PG V/F控制即可，在具體設置時只需考慮加速時間和減速時間，而起升和下降則是起重機變頻控制的關鍵所在，如果變頻器指令運用不合理，起升機構在啟停過程中易出現“溜鉤”現象。

由于制動器從抱緊到松開，以及從松開到抱緊的動作過程需要時間（約0.65 s），而電動機轉矩的產生或消失，是在通電或斷電瞬間就立刻反應的。因此，制動器和電動機在動作的配合上極易出現問題。如電動機已經通電，而制動器尚未松開，將導致電動機的嚴重過載；反之，如電動機已經斷電，而制動器尚未抱緊，則重物必將下滑，即出現溜鉤現象。因此要有相應的防止措施。利用變頻器具有零速全轉矩功能（又稱零伺服功能，即零速時電動機仍能輸出150%的額定轉矩，使重物停在空中），在調試時使起重機吊起額定負載，在啟停過程中保證不“溜鉤”電機過載最小的情況下即可，此時的電機額定轉矩一般不會超過120%。

利用遙控器改造橋式起重機總體看來具有電氣硬件少，連線簡單，成本低等特點，特別適合一些有改造起重機要求的小型的民營企業，此改造項目至今已運行兩年多，各項指標都能滿足企業的要求效果非常好。endprint

摘 要：由于傳統的橋式起重機系統存在能源浪費嚴重、安全性差和運行維護費用高等諸多問題。本設計介紹一種利用工業遙控器與變頻調速系統在橋式起重機系統中的應用；將遙控器的輸出信號輸入給變頻器，通過設置變頻器的多段速運行改變異步動電機的電源頻率，達到對電機調速的目的。本設計主要介紹了遙控接收器系統改造及起重機變頻調速系統的端子接線圖，實踐證實：遙控器控制的變頻調速系統具有明顯的優越性。

關鍵詞：橋式起重機 遙控器 變頻器

中圖分類號：TH21 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（a）-0079-02

橋式起重機是工礦企業中應用十分廣泛的一種起重設備，此次改造的的橋式起重機原電控系統采用轉子回路串接多段電阻進行有級調速，原調速的電阻器采用康銅材質，性脆易斷裂、短路故障也有發生，電阻燒損時維修成本高，而且轉子串電阻調速機械特性軟，負載變化時轉速也變化，調速不理想。所串電阻長期發熱，電能浪費大，效率低?？刂葡到y采用凸輪控制器、繼電器、接觸器等元件。致使機械沖擊頻繁、振動大，繼電器、接觸器接觸不良等維修量越來越大，因故障停機導致生產不能連續進行的現象經常發生，升級改造這臺起重機電控系統已是當務之急，但目前國內起重機電控系統是一種什么情況，采用哪種電控方式進行改造成為升級起重機電控系統的關鍵。

目前，由于傳統橋式起重機的電控系統受當時經濟、技術條件的限制，設計的電控系統多是由凸輪控制器控制繼電器、接觸器等元件，調速系統大多是繞線式三相異步電動機轉子串電阻器調速，這種電控方式的起重機在工礦企業有相當大的一部分，由于價格便宜、技術相對成熟等原因在我國一些小的起重機制造廠還在生產。

橋式起重機作為物料搬運機械在整個國民經濟中有著十分重要的地位。經過幾十年的發展，我國橋式起重機制造廠和使用單位在產品設計、制造工藝上、設備使用、管理上，不斷積累經驗，不斷改造，推動了橋式起重機的技術進步，尤其是近年來，隨著計算機技術和電力電子器件的迅猛發展，帶動了電氣傳動和自動控制領域的發展。其中，具有代表性的交流變頻調速裝置和可編程控制器獲得了廣泛的應用，為PLC控制的變頻調速技術在橋式起重機系統提供了有利條件。變頻技術的運用使得起重機的整體特性得到較大提高，可以解決傳統橋式起重機控制系統存在諸多的問題，變頻調速以其可靠性好，高品質的調速性能、節能效益顯著的特性在起重機行業中具有廣泛的發展前景。

變頻調速、PLC可編程序控制器應用到了橋式起重機行業后，給這個行業帶來了生機，但也由于采用PLC、變頻器等器件后起重機的成本比較高，要求維護維修人員的技術水平也高，一些企業還是放棄了起重機的控制系統升級，能不能采用一種更經濟、更實用的電控方式，經過一段時間的探討感覺采用工業遙控器加變頻器改造現有橋式起重機電控系統成為一種可能。

（1）采用工業用無線電遙控器，此種型號遙控器分為兩部分：一部分為手操信號發射器；另一部分為信號接收器，如圖所示，手操器上有6個雙速按鍵、一個緊急停止開關、一個開機鍵，它的6個雙速按鍵代表起重機起吊重物的吊鉤有6個不同的運動方向，手操器可以控制吊鉤向任意一個方向移動、也可以同時向兩個甚至三個方向移動，輕按某一運動方向按鍵則有一個方向的繼電器吸合、再按則有另一個繼電器吸合而此時兩個繼電器吸合代表兩種速度，一般設置輕按為低速、再按為高速，開機鍵一般設置為給起重機系統通電主接觸器吸合，停止鍵一般設置為主接觸器斷開。

（2）改造遙控器。如圖2b將遙控接收裝置打開，找到慢上、慢下、慢東、慢西、慢南、慢北小型繼電器（此小型繼電器只有一個常開觸點）將該小型繼電器更換為相應電源電壓的雙常開觸點的小型繼電器，并將此小型繼電器固定在相應的部位（接收裝置內非常寬敞），將相應引線做好標記線號引到接收裝置外面，

（3）將大車、小車、主起升電機進行改造，將它們轉子的滑環拆掉，并將三顆線頭連在一起與電機外殼做好絕緣，拆除凸輪控制器、電阻器、將原電氣控制箱內能用的接觸器、繼電器、過流元件等從它們原來的位子上拆下以備用。

（4）按著設計思路畫出控制圖紙，在確認理論上可行的基礎上確認實際的控制方案。

（5）選擇變頻器，橋式起重機的平移機構對拖動系統的性能要求不高，為了降低改造成本，選用V/F控制方式的通用變頻器即可滿足要求，本例中選用了國產變頻器。

起升機構要求有較高的起動轉矩和調速性能，本設計選擇安川H1000系列變頻器，該變頻器具有0.3 Hz時200%轉矩功能，這就保證了吊鉤由運行狀態降為零速時，電動機能夠使重物在空中暫時停住，直到電磁制動器將電動機軸抱住為止，從而防止了溜鉤。

（6）在本設計中橋式起重機的三大機構圖紙設計相同，為便于維修每一機構都設計了自己的電源開關（斷路器），而每一機構的電源又都受控于總電源開關（斷路器QF及接觸器KM）控制，通電后及在各機構運行時，如果各變頻器沒有故障輸出，則KM接觸器正常吸合全車通電，一旦變頻器有故障輸出或者外電源有故障，則KA繼電器斷開（KA：斷相及相序保護繼電器）接觸器KM不能吸合全車斷電。各個機構的限位開關都串接在各自運動方向的啟動開關上，當限位開關動作時這個方向的機械運動就停止了，此時只有按反方向的運動按鍵，吊車才能脫離限位位置（見圖1）。

（7）本設計大車、小車及起升采用先低速后高速的兩檔運行方式，手輕按遙控器任一方向按鍵起重機就進入一檔低速運行，此時，起重機吊鉤將在這個方向上按設定的加速時間加速到設定的低速頻率運行（根據實際使用情況設定這個低速運行頻率，低速頻率<高速頻率）當運行頻率達到低速頻率后，可以根據使用情況一直保持這個頻率運行，如果需要更高速運行、可繼續按此鍵進入二檔，吊鉤將再按設定的加速時間加速到設定的高速運行頻率運行，如需要減速或停車只需松開二檔按鍵或完全松開按鍵則吊鉤將按設計的減速時間進行減速直到停止。

（8）在變頻器設置中由于大車、小車的運動軌跡是平移，對變頻器的控制要求不高采用無PG V/F控制即可，在具體設置時只需考慮加速時間和減速時間，而起升和下降則是起重機變頻控制的關鍵所在，如果變頻器指令運用不合理，起升機構在啟停過程中易出現“溜鉤”現象。

由于制動器從抱緊到松開，以及從松開到抱緊的動作過程需要時間（約0.65 s），而電動機轉矩的產生或消失，是在通電或斷電瞬間就立刻反應的。因此，制動器和電動機在動作的配合上極易出現問題。如電動機已經通電，而制動器尚未松開，將導致電動機的嚴重過載；反之，如電動機已經斷電，而制動器尚未抱緊，則重物必將下滑，即出現溜鉤現象。因此要有相應的防止措施。利用變頻器具有零速全轉矩功能（又稱零伺服功能，即零速時電動機仍能輸出150%的額定轉矩，使重物停在空中），在調試時使起重機吊起額定負載，在啟停過程中保證不“溜鉤”電機過載最小的情況下即可，此時的電機額定轉矩一般不會超過120%。

利用遙控器改造橋式起重機總體看來具有電氣硬件少，連線簡單，成本低等特點，特別適合一些有改造起重機要求的小型的民營企業，此改造項目至今已運行兩年多，各項指標都能滿足企業的要求效果非常好。endprint