解析變頻器和PLC在大型起重機(jī)控制中的應(yīng)用

朱浩 劉鈺

摘要：進(jìn)入新時代以來，我國的科學(xué)技術(shù)能力不斷提升，使多種領(lǐng)域的研究都更加傾向于現(xiàn)代科技化和性能、質(zhì)量的增強。在起重機(jī)研究領(lǐng)域為了促進(jìn)設(shè)備的穩(wěn)定和節(jié)能力度，研究人員不斷提出新的更高標(biāo)準(zhǔn)、不斷增強對系統(tǒng)的維護(hù)。本文基于對起重機(jī)控制標(biāo)準(zhǔn)的描述，通過分析變頻器和PLC在大型起重機(jī)中的應(yīng)用研究系統(tǒng)的整體運行問題。

關(guān)鍵詞：變頻器;PLC;大型起重機(jī);控制引用

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

一、 起重機(jī)控制系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)

（一） 控制系統(tǒng)

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

（二） 控制標(biāo)準(zhǔn)

①起重機(jī)的正確使用規(guī)定表明需要在正常的額定載荷下才能有序進(jìn)行運轉(zhuǎn)。當(dāng)供電不正常時需要提升系統(tǒng)的額定載荷，其目的是為了保證機(jī)器的穩(wěn)定使用，避免出現(xiàn)起重對象脫落的現(xiàn)象。②對于制動器可能出現(xiàn)的線路故障問題需要在上面配備相應(yīng)的安全保護(hù)裝置，以便故障發(fā)生時立即斷電。③變頻器與PLC應(yīng)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(xiàn)問題會立即引發(fā)其他控制點連鎖斷電，保證安全。

二、 變頻器與PLC的應(yīng)用

（一） 變頻器的應(yīng)用

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

（二） 電動機(jī)的應(yīng)用

電動機(jī)作為大型起重機(jī)的重要組成部分，因此在選擇電動機(jī)時需要從三個方面進(jìn)行考慮：①電動機(jī)容量借助計算公式進(jìn)行選擇;②電動機(jī)極限轉(zhuǎn)矩值是其負(fù)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(biāo)準(zhǔn)中;③務(wù)必要考慮起重機(jī)的額定負(fù)載。

（三） 制動單元

為了處理起重機(jī)控制系統(tǒng)運行過程中由于負(fù)載轉(zhuǎn)化而形成的機(jī)械能，需要有制動單元輔助完成。當(dāng)前比較合理的處理方式有兩種，①是轉(zhuǎn)化手段，以直流線作為輔助，將機(jī)械能進(jìn)行轉(zhuǎn)換使其流入電網(wǎng)，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(jìn)行能量的吸收。

三、 系統(tǒng)運行

（一） 變頻器

首先，變頻器和DTC技術(shù)的結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)輸入低電流但是達(dá)到大轉(zhuǎn)矩的目的，電動機(jī)的極限轉(zhuǎn)矩即使超過額定轉(zhuǎn)矩但是仍然符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn);其次，通過磁通優(yōu)化功能可以有效降低電動機(jī)產(chǎn)生的噪聲，從整體上提升系統(tǒng)中電動機(jī)負(fù)載的運行效率也能很好的控制系統(tǒng)的運行速度，提升起重機(jī)的應(yīng)用精確度;最后，針對變頻器和電動機(jī)，預(yù)防其實際運轉(zhuǎn)期間出現(xiàn)電流脈動情況，應(yīng)為其安裝相應(yīng)的濾波器，確保電機(jī)內(nèi)的有效絕緣。

（二） 檢修

檢修作業(yè)主要是對起重機(jī)系統(tǒng)中的變壓器和電動機(jī)實施電阻試驗和直阻測試，其中涉及到全部的開關(guān)觸頭。因此，工作人員在進(jìn)行檢修期間一旦發(fā)現(xiàn)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(jìn)行分析，以科學(xué)、正確的處理方式保證檢修任務(wù)的完成。

（三） 系統(tǒng)管理

大型起重機(jī)都是通過電控系統(tǒng)的科學(xué)合理控制才能正常運行，該系統(tǒng)涉及到對PLC技術(shù)高效使用。因為PLC具有相對優(yōu)良和顯著的性能，可以對設(shè)備外部的電氣元件實施精準(zhǔn)的評估和詳細(xì)科學(xué)的檢測，使起重機(jī)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(nèi)的屏幕即可清楚的看到電控系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，以及起重機(jī)的整體運行情況。

由此可見，大型起重機(jī)控制工作離不開變頻器和PLC的高效應(yīng)用，同時在節(jié)省維修資金、提升系統(tǒng)內(nèi)部相關(guān)設(shè)備的高效應(yīng)用、促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的增加，以及避免出現(xiàn)傳統(tǒng)能源、資源浪費現(xiàn)象等多個方面都有顯著的作用。

四、結(jié)束語

現(xiàn)如今，我國涉及到變頻器和PLC的有關(guān)技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，應(yīng)用的功能相對全面，因此對大型起重機(jī)的控制系統(tǒng)可以說從根本上進(jìn)行了改變。在開始運行后起重機(jī)系統(tǒng)的調(diào)速非常平穩(wěn)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(jī)控制方面變頻器和PLC的應(yīng)用將越發(fā)普及，效果也將更加明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹夏，黃玉麟，胡丞熙.解析變頻器和PLC在大型起重機(jī)控制中的應(yīng)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(jī)控制中的應(yīng)用[J].科技尚品， 2017（6）：140-140.

（作者單位：江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院蘇州分院）