PLC与变频器在桥式起重机系统改造中的应用

摘 要：针对桥式起重机传统电控系统存在的问题，结合现场生产实际，利用 PLC 和变频器进行改造，取得了很好的效果，具有较强的推广价值。

关键词：桥式起重机 PLC 变频器

1 引言

随着生产规模的扩大，作为物料搬运重要设备的桥式起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用越来越大，对桥式起重机的要求也越来越高。桥式起重机能否正常工作直接影响车间生产、设备检修等任务的完成以及人身、设备的安全。由于桥式起重机在作业现场，其工作环境相当恶劣，而且重载下频繁启动，制动，反转，变速等操作，还要求有一定的调速范围，所以传统的继电控制和串电阻调速已呈现出诸多缺点，对这类设备的系统改造已十分必要。

2 桥式起重机传动控制存在的问题

目前我公司多数桥式起重机大车、小车、主卷、副卷电机均采用绕线型异步电动机，转子二次侧串电阻调速，由于反复短时运行，制动频繁，现场灰尘大，环境差，电机碳刷磨损快、滑环间容易短路放炮。并且电机的正反转加速控制均采用交流接触器和时间继电器，交流接触器线圈经常烧坏，天车司机使用凸轮控制器进行操作时，由于长时间运行，控制器磨损大，操作极不方便，且维护量大，控制线路复杂，给正常生产，日常维护带来许多不便等问题。

3 改造方案

随着电力电子技术的飞速发展，变频器+PLC控制技术日趋成熟，为在桥式起重机传动系统种的应用提供了有利条件。

控制系统设计运用PLC、变频器进行改造，操作简单，运行可靠，故障减少。目前生产的高性能矢量控制变频器，具有可靠好，多功能，低噪音等优点。通过对电机磁通电流和转矩电流的解耦控制，实现了转矩的快速响应和准确控制，能以很高的控制精度进行宽范围的调速运行。

可编程序控制器是一种新型的具有极高可靠性的通用工业自动化控制装置，它以微处理器为核心，有机地将微型计算机技术、自动控制枝术及通用技术融为一体，具有控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩展等优点，是当今及今后工业控制的主要手段和重要的自动化控制设备。可以这样说，到目前为止，无论从可靠性上，还是从应用领域的广度和深度上，没有任何一种控制设备能够与PLC相媲美。

由于西门子S7-300PLC可编程控制器具有结构紧凑、防尘、集成度高等特性。富士系列变频器具有无速度传感器矢量控制技术，当变频器有0.5Hz输出时即有150%以上的高起动转矩，保证悬空起动及低速运转时的电机力矩。速度调速偏差小。在提升设备中对防止“滑落”有很好的效果，适合于桥式起重机控制系统。

改造后的电控系统采用一台PLC进行系统控制，采用四台变频器及相关部件进行拖动系统的控制。

3.1PLC选型及设计

将起重机电控设备输入、输出信号接入PLC的I/O模块，同时根据实际工况对PLC进行合理编程。

（1）PLC具有闭锁启动功能，司机在启动设备前必须把主令控制器全部切至零位、进出门的门限开关到位，才能接通主电源。操作主令开关上有设备状态指示屏，显示设备的当前状态及各种故障信息。

（2）主、副钩有钢丝绳提升限位、重锤限位、超重限位保护，大车、小车有行程开关保护，各个设备的保护动作只影响设备本身的动作。

（3）所有的变频器的故障信号都接入PLC，任何变频器出现故障只影响本拖动的动作。

（4）吊钩升降与小车前行和后退、大车左行和右行有操作互锁。

（5）主钩、副钩、大车、小车速度由主令开关档位切换，可实现平稳切换。

（6）禁止司机利用打反车来对大车和小车进行定位。

3.2变频器的选型

桥式起重机的电气传动系统有大车电机四台、主小车电机两台、副小车电机一台、主钩提升电机两台、副钩提升电机一台，这次改造总的思路是用七台变频器来控制十台电机，实现重载启动，变频调速。变频器采用ABB公司ACS-800变频器，为了减少平移过程中可能造成的瞬间断电影响，给每一台变频器增加一台进线电抗器。变频器在电机制动时，会出现电机处于再发电运行状态，变频器就需制动电阻耗散这部份能量，由于变频调速系统在重物下降时及电机制动时，会出现电机处于再生发电运行状态，因此需要在变频器直流回路内接制动电阻消耗这部分再生电能，同时使电机的制动能力提高，且使运动中的大、小车和吊钩迅速而准确地将转速降为零。

4 结束语

控制系统运用PLC、变频器改造以后，操作简单，运行可靠，维护方便，减少了交流接触器和时间继电器等电气元件，不仅节约了检修费用，并且提高了设备安全稳定可靠性。实践证明：PLC、变频技术在桥式抓斗起重设备上的应用技术上是切实可行的，效果也较为显著，基本达到预期目标。

参考文献：

1.崔维群.S7-300/400可编程控制器原理与运用[M].北京:北京航空航天大学出版社，2008

2.陈瑞阳.西门子工业自动化项目设计实践[M].北京:机械工业出版社，2009

3.段苏振交流变频调速技术在门式起重机中的应用［J］电气传动，2005

4.冀文榆等PLC控制变频调速在选煤厂供油系统和桥式起重机中的应用[J]，科技情报开发与应用，2008

5.孙亚峰等PLC与变频调速在桥式起重机中的应用[J]江苏冶金，2007

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