起重設備控制系統與變頻器應用

文/陳龍 張千朋 洪騰飛

目前，起重設備已經應用于我國各個領域，建筑、港口、貨運、農業等。根據應用的領域不同，起重設備的種類也有很多，但基本都是由金屬繩和卷筒組成。起重設備主要用于大型貨物的移動、安放和提升等。由于起重設備工作環境的特殊性，多數環境條件惡劣，傳統的機器設備多采用機械式的模式，控制困難，機器磨損程度大，后期維護困難，尤其是安全性差。因此，如何對于傳動的起重設備進行改良是直接關系到經濟發展的重大問題。隨著電子技術和電氣技術的不斷發展，人們發現在起重設備中加入電子元件可以有效提高起重設備的可操作性和安全性。本文通過PLC控制系統和變頻器共同作用實現對起重設備的控制和操作。

1 PLC控制系統及變頻器介紹

1.1 PLC控制系統簡介

PLC指的是可編程邏輯控制器，它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。PLC的出現，能夠通過輸入的指令，通過內部程序，達到對機械設備的有效控制，從而提高規范生產，提高工作效率。對于起重設備倆說，PLC可以通過控制設備內部的繼電器達到控制整個設備的目的。

PLC與傳統的控制方式截然不同，傳統的控制方式只是單純從工業控制的層面達到控制設備的目的，還處于工業發展的初級階段。而電子技術和人工智能程度的不斷提高，使得PLC與計算機技術結合到了一起，由于其操作的靈敏性和應用的廣泛性，目前已經應用于各個領域。與傳統的控制方法相比，PLC控制技術操作更加簡單，操作人員更容易上手，經過短時間的培訓就能夠達到熟練的程度，并且有更高的準確性和抗干擾的能力，從而也有更長的使用壽命，對于設備的后期維護也更容易。

1.2 變頻器的簡介

圖1：交-直-交變頻器的基本結構

變頻器，顧名思義是變換頻率的，簡單來說，就是通過對頻率的調節，到達設備電機轉速的調節，最終使整個設備的運行達到一個穩定的狀態。通常情況下，設備的轉速都是固定，這就限制了設備的用途，因為多數情況下是需要根據不同情況來不斷調節設備的轉速，而變頻器的出現不僅僅能夠調節設備的轉速，還能夠借助一些電子元件，使設備的功能性更加完善，因此變頻器已經是工業發展必不可少的設備，應用范圍也十分廣泛。目前市場上變頻器的型號種類很多，那不同的而應用領域提供了不同的選擇。對于變頻器的選擇應該根據使用范圍的不同綜合考慮，選擇符合實際需要的變頻器，中小變頻器中較為常見的是交-直-交電壓型變頻器（如圖1）。同時，目前變頻器多與PLC技術融合使用，這種情況下，對于變頻器的選擇就要重點考慮是否與PLC系統型號匹配，這樣才能達到最優的配置，達到提高生產效率的目的。

2 PLC控制系統及變頻器在起重設備中的應用

前面提到，傳動的起重設備多采取機械式單機操作模式，對于這種操作方式來說，磨損程度大，設備使用壽命短，而且后期維護困難，維修費用高。而PLC采用開關邏輯控制，結合計算機的應用，實現了電子化控制，甚至是智能化控制。這樣的控制方式能夠延長機器設備的使用年限。同時，起重設備多應用于環境惡劣的情況下，設備的運行狀態容易受到外界環境的干擾，而PLC的自動控制技術方面有著很強的優勢，通過掌握設備的基本信息展開合理控制，抗干擾能力很強，因此能夠使起重設備的運行狀態更加穩定。而且，PLC控制系統的加入，使機器設備從原始的單機控制過度到聯機控制的模式，有效提高了設備的性能，通過聯機的方式，可以將數據傳輸到計算機，通過計算機發送給管理部門，實現遠程控制，同時能夠對設備的運行狀況進行監管和記錄，這樣以來，就能夠實現通過計算機和電子技術實現設備運行過程中的自動化。

對于沒有加入變頻器的傳統起重設備來說，由于固定的轉速使得設備的運行受到客觀條件的制約，而變頻器能夠對設備運轉速度展開有效調節，確保設備能夠根據實際情況調節運轉速度，同時調節的效率是很高的，基本能到100%，更重要的是，變頻器可以不間斷調節，這樣就能夠有效的提高設備的工作效率，這樣還能在一定程度上達到節約用電量的目的，特別是在工業生產中，基本的要求就是注重節能減排。

目前，市場上多數的變頻器大多可以進行聯網，這樣以來，PLC與變頻器結合應用到起重設備中，可以使設備實現有效連接。PLC可以用來實現設備的遠程控制，變頻器可以調節設備轉速，兩者結合能夠提高設備的使用效率，節約用電量，不僅提升了設備的使用率，提高了經濟效益，同時還實現了節能降耗的目的。

3 結束語

綜上所述，PLC及變頻器應用在起重設備上時，將PLC與變頻器的有效結合，能夠實現對起重設備的運行狀態的優化，變頻器主要通過電子技術對設備的運轉速度進行有效調節，從而設備進行有效控制。變頻器與PLC的有效連接實現了對設備的遠程控制，最終達到了提高設備使用效率、提高經濟效益、節能減排的目的。