新技術在橋式起重機上的應用分析

雒生平 楊玉

摘要： 伴隨著科學技術的蓬勃發展，各種先進技術的推出與應用在某種程度上促進了特種設備的發展，大大提高了特種設備的可靠性及安全性。基于此，針對當前我國工業生產中橋式起重機運行效果不佳的情況，應當積極引用先進技術來改造橋式起重機，提高橋式起重機的安全性、高效性及可靠性。那么，如何做到這一點呢？本文將以變頻調控技術和PLC技術為例，著重分析和探討這兩種技術在橋式起重機中的應用。

Abstract： With the vigorous development of science and technology， the introduction and application of various advanced technologies has promoted the development of special equipment to some extent， and greatly improved the reliability and safety of special equipment. Based on this， in view of the current poor performance of bridge cranes in industrial production in China， advanced technology should be actively used to transform bridge cranes to improve the safety， efficiency and reliability of bridge cranes. So how do you do this？ This article will take the frequency conversion control technology and the PLC technology as an example， focusing on the analysis and discussion of these two technologies in the bridge crane application.

關鍵詞：橋式起重機；變頻器；更新

Key words： bridge crane；frequency converter；update

中圖分類號：TH215 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）26-0233-03

0 引言

橋式起重機廣泛應用于工業生產和設備檢修中，起重機運行正常與否將影響生產的順利進行和設備及人身的安全。但對現階段我國工業企業中橋式起重機應用實際情況的了解和分析，確定橋式起重機具有故障率高、浪費能源，與現行環保節能要求相悖、系統保護功能不夠完善，設備使用壽命短等特點。針對此種情況，應當將目光落在PLC（可編程控制器）及變頻調速技術上，利用這兩種技術來改造橋式起重機，彌補橋式起重機的不足，真正提高橋式起重機的安全性、高效性及可靠性。由此看來，科學技術蓬勃發展的今天，在橋式起重機中積極應用有效的先進技術是非常重要的。

1 橋式起重機現狀分析

伴隨著工業化進程的不斷發展，各種起重機械的應用越來越重要，不僅能降低勞動強度，同時也大大提高的工作質量和工作效率。就以橋式起重機來說，其已經是工業生產的重要組成部分，其能否良好運行對生產是否順利有直接的影響。

對以往工業生產實際情況予以分析，確定大部分應用的橋式起重機是采用采用繞線式交流異步電機拖動，利用轉子串電阻的方式進行調速，采用凸輪控制器-繼電器-接觸器進行系統控制。這使得橋式起重機具有以下特點：1）繼電接觸器控制系統的故障率高。橋式起重機在具體運行的過程中，繼電接觸器控制系統容易受到環境、工作人員及設備本身等方面的影響而時常出現故障，增加設備維護成本。2）能量消耗較大。橋式起重機的轉子串電阻調速屬于能耗性調速，那么在橋式起重機運行的過程中轉子電阻將會消耗大量的能量，違背了節能環保的要求。3）系統保護功能不完善。橋式起重機的機械特性較軟，起吊物品的穩定性不是很好，這容易給機械本身帶來一定的負面影響，導致起重機的使用壽命縮減。這充分說明了橋式起重機存在諸多不足，越來越不能滿足工業生產要求。為了改變此種情況，應當積極引用新技術來調整和優化橋式起重機，真正提高橋式起重機的應用效果。而要想做到這一點，應當將目光落在不斷發展的電力電子技術，將PLC及變頻調速技術積極引用到橋式起重機中，改變橋式起重機現狀，促使橋式起重機具有高效節能、故障率低及可靠性高等特點。

2 新技術在橋式起重機上的應用

2.1 系統控制要求及設計

橋式起重機運行機構，分為主起升機構、副起升機構、大車運行機構、小車運行機構4個部分，這些機構能使起重機向各個方向運動，滿足實際應用需求。總結以往的橋式起重機應用經驗，確定其運行速度要求分為1～6擋；加減速時間為3～6秒，因此常用的小型起重機需要一臺電動機的支持，而大型起重機需要2～4臺電動機的支持，這使得起重機運行過程中所產生的慣性較大，所以要防止電動機被倒拖動處于發電狀態時產生過電壓，這需要有制動控制單元及制動電阻來釋放能量。基于此，在優化橋式起重機的過程中需要引用PLC技術，四大運行機構調速均采用變頻調速，變頻器通過開關量端子接受PLC控制信號（如圖1所示）。

①起升機構。因為起升機構屬于位能負載機構，所以需要有兩臺電動機的支持，相應的也需要兩個變頻器控制一個電動機，從而保證機構能夠穩定的、可靠的、有效的運行。當然，需要特別說明的是變頻器的選擇應以變頻器的額定電流為準；而控制方式是帶PG的矢量控制，為此需要PLC接收電動機的旋轉編碼器經數模轉換卡送達的反饋信息，以便能夠有效的控制起重機構，避免吊鉤下滑等不良現象發生。

②運行機構。同樣的為了保證運行機構能夠良好操作，需要兩個電動機及變頻器。但這一改造的過程中，需要慎重考慮運行機構的實際情況，也就是工作頻率較少，相應的在調速控制系統中最好也設置一個變頻器。另外需要特別說明的是對于變頻器的選擇，應當以電動機的額定功率為準。

2.2 變頻器參數設置及調試

為了使變頻器能夠滿足起升機構和運行機構的操作需求，需要對變頻器予以調試。本文利用Siemens驅動設備配套編程工具DriveMonitor進行參數的設置。這一過程中包括恢復工廠設置值、快速參數設置及特殊參數調整。在此就不多說明恢復工廠設置值。

①快速參數設置。通常情況下，快速參數設置都是在完成恢復工廠設置值之后進行的。具體的做法是在DriveMonitor界面選擇相應參數菜單，變頻器調速的相關參數全部顯示在主窗口上，此時工作人員直接設置快速參數即可。如果沒有相關軟件支持快速參數設置，那么需要工作人員在變頻器操作面板上進行參數設置，此時相關參數會隨著參數下移而自動顯示，工作人員只需要正確設置對應的參數即可，其他相關參數會自動計算出來。

②特殊參數調整。對于變頻器調試過程中特殊參數調整，需要工作人員能夠嚴格參照特殊控制要求，對個別參數予以合理設置。例如需要對變頻器的激活制動控制功能控制塊設置參數，其中包括開閘力矩及抱閘速度參數的設置，那么工作人員就需要根據現場使用情況來合理設置，確保制動器動作時序正確。并將開閘指令通過通訊網絡返回到PLC中對制動接觸器進行控制。

2.3 控制軟件設計

為了使變頻器-PLC控制系統能夠對橋式起重機予以靈活的、有效的控制，還需要優化設計控制軟件。

①網絡硬件組態。為了能夠準確說明控制軟件設計，本文以Siemens配套編程工具STEP7完成控制軟件來加以說明。基于此，在具體進行網絡硬件組態設計的過程中，需要借助網絡通信的支持，在STEP7之中設置硬件組態，也就是根據PLC控制應用需要，對每個PLC進行硬件組態處理，如CPU模塊的設置、電源模塊的設置、輸入輸出模塊的設置等等。與此同時，還要注意對各個機構變頻器的網絡參數予以組態。

②PLC控制程序設計。一般情況下，PLC控制程序是由組塊、功能塊及相應背景數據塊組成的。為了能夠良好的完成PLC控制程序的設置，相關工作人員可以科學合理的運用模塊化程序設計方法，根據橋式起重機運行需要及起升機構和運行機構的控制要求，合理設置各個模塊，并且利用高級語言對各個模塊進行編程，如此就能完成整個PLC控制程序的編制。

2.4 性能特點

現代變頻調速和可編程控制技術，對傳統的橋式起重機的拖動系統進行技術改造，能夠有效的彌補傳統橋式起重機的不足，并且在此基礎上予以優化，促使橋式起重機的使用性能更強。而參考相關資料并總結橋式起重機改造試驗成效，確定因為變頻調速和可編程控制技術的有效應用，橋式起重機的性能特點發生了改變，具體表現為：

①PLC控制的有效實施，能夠切實有效的解決電氣系統連鎖和接線復雜的問題，讓網絡通訊更加順暢的傳播，了解控制回路運行實際情況，進而通過有效的調節和設置控制回路，讓橋式起重機更加安全、可靠的運行。②啟動和停車時降低了機械傳動沖擊，可明顯改善鋼結構的承載性能，延長了起重機的使用壽命；③超載限制器的運用，能夠對橋式起重機運行過程中產生的過電流或者過轉矩予以有效的限制，從而保護線路和設備，促使橋式起重機能夠持續安全、高效的運行。④因為變頻器的有效應用，能夠對橋式起重機運行過程中的起升機構和運行機構予以有效的調節，從而啟動和停車時降低了機械傳動沖擊，可明顯改善鋼結構的承載性能，延長了起重機的使用壽命；與此同時PLC控制技術的有效應用，還能夠對橋式起重機運行過程中所產生的信號予以綜合檢查，及時發現橋式起重機故障部位，促使相關工作人員能夠及時且有效的維修和處理故障，使橋式起重機恢復到最佳運行狀態。

3 結束語

基于本文一系列分析，確定橋式起重機已經成為現代工業生產的重要組成部分，安全高效可靠的運用橋式起重機，能夠大大提高工業生產效率和質量，同時降低勞動力的消耗。但伴隨著工業生產要求的提升，傳統的橋式起重機越來越不適用，表現出能源消耗嚴重、維修成本高、故障發生概率高等等。針對此種情況，筆者建議有效運用現代變頻調速和可編程控制技術，對傳統的橋式起重機的拖動系統進行技術改造，促使橋式起重機具有運行成本低、運行效率高、故障發生率低、安全作業等特點，滿足現代工業生產要求。由此看來，積極應用先進技術來改造和優化橋式起重機是非常有意義的，能夠大大提高橋式起重機的安全性、高效性及可靠性。

參考文獻：

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