S800變頻器在龍門吊上的應(yīng)用研究

李社昌

（金堆城鉬業(yè)股份有限公司，陜西 華陰 714206）

變頻調(diào)速技術(shù)，就是一種以改變電機(jī)頻率和改變電壓來達(dá)到電機(jī)調(diào)速目的的一種技術(shù)。近些年來，電子技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速器的性能與可靠性都有了很大的提高，交流電機(jī)變頻調(diào)速已成為當(dāng)代電動機(jī)調(diào)速的潮流，為在龍門吊上傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了有利的條件。據(jù)有關(guān)報(bào)道，國外發(fā)達(dá)國家工礦企業(yè)的龍門吊的拖動系統(tǒng)，大多都是采用變頻調(diào)速系統(tǒng)控制，即使在發(fā)展中國家的比例也比較高。近幾年來，我國很多工礦企業(yè)對傳統(tǒng)的龍門吊控制系統(tǒng)也進(jìn)行了一些變頻調(diào)速系統(tǒng)改造，并且很多龍門吊生產(chǎn)廠家開始采用變頻調(diào)速做為龍門吊的拖動系統(tǒng)。

一、龍門吊變頻技術(shù)的有點(diǎn)分析

龍門吊做為物料搬運(yùn)系統(tǒng)中一種典型起重設(shè)備，使用變頻技術(shù)有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：一是龍門吊在啟動、制動、加速、減速等一系列過程更加平穩(wěn)快速，定位更加準(zhǔn)確，減少了負(fù)載波動，安全性能大幅提高，二是龍門吊上的電動機(jī)運(yùn)行的開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)了無觸點(diǎn)化，各電氣元件不易損壞。三是電動機(jī)啟動電流限制得較小，頻繁啟動和停止時(shí)電動機(jī)熱耗減少，電動機(jī)的壽命大大延長。 四是電磁制動器在電動機(jī)低速時(shí)動作,其閘皮的磨損很小，使用壽命延長，保養(yǎng)時(shí)間和費(fèi)用都大大減少。此外變頻器還具有體積小、重量輕、精度高、通用性強(qiáng)、工藝先進(jìn)、功能豐富、保護(hù)齊全、可靠性高、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，是節(jié)能、降耗、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的理想設(shè)備，是當(dāng)前先進(jìn)企業(yè)的首選的傳動技術(shù)。

二、S800變頻器原理及功能介紹

S800變頻器是臺灣三碁產(chǎn)品，是新一代高功能低噪音嵌入式迷你型變頻器，其性能特點(diǎn):1.輸出頻率0.1—400Hz 2.可設(shè)定的V/F曲線3.自動轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償及滑差補(bǔ)償 4.段可預(yù)設(shè)速度5.2組加減速時(shí)間選擇與獨(dú)立加減速S曲線選擇 6.操作面板內(nèi)建頻率設(shè)定電位器 7.內(nèi)建RS—485通訊 8.AVR功能 9.直流制動,直流制動起始頻率設(shè)定 10.瞬時(shí)停電再啟動 11.過電壓失速防止,過電流失速防止 12.參數(shù)鎖定/重置,載波頻率調(diào)整.同時(shí)S800變頻器采用雙核心CPU專業(yè)定制核心運(yùn)算程式，用先進(jìn)的三相控制切換兩相技術(shù)，發(fā)熱量少，耗能低，并且顯示板可選，I/O介面板可定制。設(shè)計(jì)緊湊、操作方便。

三、小型龍門吊的變頻器使用范例分析

這臺小型龍門吊的電氣控制傳動控制系統(tǒng)主要由S800系列變頻器、西門子PLC控制系統(tǒng)和聯(lián)動操作臺組成，通過PLC控制系統(tǒng)處理聯(lián)動操作臺的速度給定信號，調(diào)節(jié)變頻器的輸出相序和頻率來控制驅(qū)動電機(jī)的方向和轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)龍門吊的拖動。

這臺小型龍門吊的電氣主傳動系統(tǒng)有大車電動機(jī)11kW×2臺，小車電動機(jī)3.0kW×1臺，主鉤電動機(jī)22kW×1臺。共采用3臺變頻器控制4臺電機(jī)，其中主鉤電動機(jī)和小車電動機(jī)分別 用 一 臺 ACS800-01-0040-3和ACS800-01-0005-3變頻器驅(qū)動，大車兩臺電動機(jī)則用一臺ACS800-01-0030-3變頻器驅(qū)動，所采用的3臺變頻器都配置了能耗制動組件，以便實(shí)現(xiàn)位置勢能和制動能量的消耗。同時(shí)控制系統(tǒng)里系統(tǒng)配置了Siemens S7-200小型可編程序控制器構(gòu)成整個(gè)控制系統(tǒng)的中心，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行操作。

龍門吊上裝3個(gè)不銹鋼控制柜，防護(hù)等級為IP54。主鉤電機(jī)變頻控制柜一個(gè)，大車、小車變頻＋PLC控制柜一個(gè)，制動電阻柜一個(gè)，所安裝的不銹鋼柜具有防腐、防潮、防塵的功能，以適工礦企業(yè)有腐蝕性粉塵的惡劣工作環(huán)境的要求。

當(dāng)操作工通過控制手柄向龍門吊的SIEMENS S7－200的可編程序控制器發(fā)出的開、停、快、慢、提升、下放等一系列信號，可編程序控制器發(fā)出同樣指令給控制變頻器，龍門吊上的電動機(jī)根據(jù)控制變頻器所給的指令與電源頻率來決定轉(zhuǎn)動方向與轉(zhuǎn)動速度，完成龍門吊各種工況的協(xié)調(diào)和控制。讓龍門吊的拖動系統(tǒng)以達(dá)到最佳控制狀態(tài)。

由于S800變頻器產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)從負(fù)載接受機(jī)械能，將它變?yōu)殡娔芩腿胱冾l器，導(dǎo)致直流電壓升高，此時(shí)變頻器必須處理這部分能量，否則由于直流回路的電容被過充電，過壓保護(hù)動作將使其運(yùn)轉(zhuǎn)停止，所以在一定要在S800變頻器直流回路中設(shè)置制動單元和制動電阻，讓龍門吊主鉤在下降制動過程中釋放出的能量消耗在制動電阻上。

龍門吊上配置的新型聯(lián)動控制臺有二個(gè)，都是多檔速度控制。比一般龍門吊使用的凸輪控制器控制功能豐富，使用方便，龍門吊主鉤控制臺實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制單手柄操作，具有提升快、中、慢三檔速度，下放快、中、慢三檔速度，以及停車等項(xiàng)功能。龍門吊大車、小車聯(lián)動控制臺共用一個(gè)手柄操作，為全方位操作手柄，可以同時(shí)控制大、小車，也均具有快、中、慢及停車控制等項(xiàng)功能。

龍門吊的拖動系統(tǒng)采用S800變頻器控制，具備對電機(jī)和變頻器本身的完善保護(hù)功能，如過熱、過載、過流、過壓、缺相、接地等，從而避免設(shè)備在不正常狀態(tài)下長時(shí)間運(yùn)行，保護(hù)設(shè)備不至于損壞；故障信息除可以準(zhǔn)確地指示故障點(diǎn)以外，還顯示導(dǎo)致故障的原因及排除故障的措施，極大地方便了維護(hù)人員排除故障；運(yùn)行中發(fā)生故障停止運(yùn)轉(zhuǎn)后復(fù)位操作也很簡單，只要在排除故障后按下故障復(fù)位就可以。

此臺龍門吊原來是采用繞線式電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的來控制龍門吊的拖動系統(tǒng)，后經(jīng)改造為用S800變頻器控制。顯示出了一系列的優(yōu)點(diǎn)：采用變頻調(diào)速改造后，實(shí)現(xiàn)了平滑調(diào)速，且效率極高，與原有串電阻調(diào)速方式比較，起動更平穩(wěn)、定位更準(zhǔn)確；系統(tǒng)由控制手柄來控制變頻器的輸出，調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，操作方便，調(diào)速范圍寬，可任意設(shè)置運(yùn)行速度；系統(tǒng)中選用了ABB變頻器及專用提升機(jī)應(yīng)用宏，實(shí)現(xiàn)了變頻器在零速時(shí)的滿轉(zhuǎn)矩輸出 (最高可達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的300%)和內(nèi)部集成的抱閘邏輯控制，提高了系統(tǒng)應(yīng)用的穩(wěn)定性和可靠性；主鉤、大小車起動、制動、加速、減速等過程更平穩(wěn)快速，定位更準(zhǔn)確，節(jié)能效果明顯，根據(jù)測試節(jié)電率可達(dá)35%；控制回路簡單，實(shí)現(xiàn)了軟啟、軟停，對齒輪、電機(jī)無沖擊，故障率低，易于維護(hù)，大大減少維護(hù)費(fèi)用；由于系統(tǒng)留有進(jìn)一步功能擴(kuò)展的接口，今后可根據(jù)實(shí)際需要擴(kuò)展無線遙控、現(xiàn)場總線通訊等功能；很好的解決了電機(jī)的起動、停止時(shí)的沖擊電流，加上變頻器對電機(jī)的完善保護(hù)功能，極大的提高了行車的可靠性和安全性，延長了使用壽命。

S800變頻器在龍門吊上的使用是運(yùn)用變頻調(diào)速能優(yōu)化工藝過程 并能根據(jù)龍門吊工藝過程，通過遠(yuǎn)控 PLC可編程控制器來實(shí)現(xiàn)速度變化和改變運(yùn)行方向。簡化了控制線路，減少了電氣系統(tǒng)的維修量。通過變頻改造現(xiàn)了無級調(diào)速，控制方式更加簡單方便，對電機(jī)設(shè)備的使用壽命延長，控制啟動運(yùn)行平滑，安全可靠。運(yùn)行良好，調(diào)速性能優(yōu)異、起動停止平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確、安全可靠、操作簡單、節(jié)能顯著、裝置體積小，有著廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]高瑞青,孟偉,楊國祥,房秀錦.ACS800變頻器在龍門吊上的應(yīng)用.自動化應(yīng)用,2010年8期.

[2]吳德華,孫永晶.變頻在行車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.機(jī)電信息,2010年12期.

[3]顧陽.淺談變頻器在行車升降機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用.鐵合金,2009.