解析變頻器和PLC在大型起重機控制中的應用

朱浩 劉鈺

摘要：進入新時代以來，我國的科學技術能力不斷提升，使多種領域的研究都更加傾向于現代科技化和性能、質量的增強。在起重機研究領域為了促進設備的穩定和節能力度，研究人員不斷提出新的更高標準、不斷增強對系統的維護。本文基于對起重機控制標準的描述，通過分析變頻器和PLC在大型起重機中的應用研究系統的整體運行問題。

關鍵詞：變頻器;PLC;大型起重機;控制引用

大型起重機在實際工作中常常涉及到穩定性的問題，因此多數大型起重機都會配備合適的變頻器和PLC（可編程邏輯控制系統）。這樣既可以讓整個系統擁有更好的穩定性能，也可以提升起重機的操作安全性。此外還能在一定程度上降低設備出現故障的可能性，對機械傳動效率的提升有積極的促進意義。綜上，本文對大型起重機的控制問題進行研究是非常有必要的。

一、 起重機控制系統和標準

（一） 控制系統

大型起重機的電氣控制系統是由變頻器和PLC共同控制運作的，制動單元先進行能耗的制動，目的是為了吸收消耗，保護電氣元件。而整個起重機系統的控制是通過凸輪實施高效控制，在由PLC技術控制起重機需要上、下的指令，但這一指令在使用前需要預先進行程序的編制，流程可參考下圖1。

（二） 控制標準

①起重機的正確使用規定表明需要在正常的額定載荷下才能有序進行運轉。當供電不正常時需要提升系統的額定載荷，其目的是為了保證機器的穩定使用，避免出現起重對象脫落的現象。②對于制動器可能出現的線路故障問題需要在上面配備相應的安全保護裝置，以便故障發生時立即斷電。③變頻器與PLC應該形成多點控制，這樣任何控制點都是一個安全警告，一點出現問題會立即引發其他控制點連鎖斷電，保證安全。

二、 變頻器與PLC的應用

（一） 變頻器的應用

大型起重機應用過程中控制系統非常重要，而其中變頻器的選擇應該更加科學，使其滿足起重機的使用條件。首先，需要變頻器能夠供應準確的接口，這樣有利于確保和外部實施通信控制進行遠程診斷;同時增加制動斷續器的使用，建立內外部的直接練習，使整個系統獲得實時的制動能力，可以有效降低起重機的減速時間。其次，為了防止出現接地故障、電流問題等情況，變頻器應該具有相應的保護功能，一旦有問題暴露可以對系統立即進行保護;最后，變頻器的抗沖能力要好，運轉過程中需要利用運動轉矩通過閉環矢量的控制實現變頻器的多段控制。

（二） 電動機的應用

電動機作為大型起重機的重要組成部分，因此在選擇電動機時需要從三個方面進行考慮：①電動機容量借助計算公式進行選擇;②電動機極限轉矩值是其負載力矩的兩倍及以上，保證電壓可以承受的波動幅度在國際標準中;③務必要考慮起重機的額定負載。

（三） 制動單元

為了處理起重機控制系統運行過程中由于負載轉化而形成的機械能，需要有制動單元輔助完成。當前比較合理的處理方式有兩種，①是轉化手段，以直流線作為輔助，將機械能進行轉換使其流入電網，但這種方式投入成本過高;②使用制動電阻，通過制動單元進行能量的吸收。

三、 系統運行

（一） 變頻器

首先，變頻器和DTC技術的結合能夠實現系統輸入低電流但是達到大轉矩的目的，電動機的極限轉矩即使超過額定轉矩但是仍然符合規定標準;其次，通過磁通優化功能可以有效降低電動機產生的噪聲，從整體上提升系統中電動機負載的運行效率也能很好的控制系統的運行速度，提升起重機的應用精確度;最后，針對變頻器和電動機，預防其實際運轉期間出現電流脈動情況，應為其安裝相應的濾波器，確保電機內的有效絕緣。

（二） 檢修

檢修作業主要是對起重機系統中的變壓器和電動機實施電阻試驗和直阻測試，其中涉及到全部的開關觸頭。因此，工作人員在進行檢修期間一旦發現溫度接近85攝氏度的接頭時必須啟動分解檢測方案，綜合考慮多方因素進行分析，以科學、正確的處理方式保證檢修任務的完成。

（三） 系統管理

大型起重機都是通過電控系統的科學合理控制才能正常運行，該系統涉及到對PLC技術高效使用。因為PLC具有相對優良和顯著的性能，可以對設備外部的電氣元件實施精準的評估和詳細科學的檢測，使起重機的操作更具有直觀性和自動性。工作人員能夠通過主操作室內的屏幕即可清楚的看到電控系統出現的故障，以及起重機的整體運行情況。

由此可見，大型起重機控制工作離不開變頻器和PLC的高效應用，同時在節省維修資金、提升系統內部相關設備的高效應用、促進企業經濟效益的增加，以及避免出現傳統能源、資源浪費現象等多個方面都有顯著的作用。

四、結束語

現如今，我國涉及到變頻器和PLC的有關技術已經逐漸成熟，應用的功能相對全面，因此對大型起重機的控制系統可以說從根本上進行了改變。在開始運行后起重機系統的調速非常平穩可靠，整體的傳動效率也有很明顯的增加。相信在今后大型起重機控制方面變頻器和PLC的應用將越發普及，效果也將更加明顯。

參考文獻：

[1]曹夏，黃玉麟，胡丞熙.解析變頻器和PLC在大型起重機控制中的應用[J].化工管理，2016（10）：200-200.

[2]任超才.解析變頻器和PLC在大型起重機控制中的應用[J].科技尚品， 2017（6）：140-140.

（作者單位：江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院蘇州分院）