港口起重機(jī)PLC與變頻控制技術(shù)的應(yīng)用

孫冰正 宋鵬 周健 青島前灣聯(lián)合集裝箱碼頭有限責(zé)任公司

橋式起重機(jī)設(shè)備屬于物料搬運(yùn)、裝設(shè)和安裝的設(shè)備機(jī)械，可以減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，全面提升生產(chǎn)效率，因此在多行業(yè)領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。由于生產(chǎn)作業(yè)難度持續(xù)提升，加大了起重機(jī)設(shè)備電氣控制難度，此時(shí)就需要應(yīng)用可編程邏輯控制器，以此提升電氣控制效果。部分學(xué)者應(yīng)用可編程邏輯控制器改造起重機(jī)的繼電器控制電路，全面提升設(shè)備利用效率。

一、起重機(jī)控制系統(tǒng)建設(shè)

（一）可編程邏輯控制器選型

在選擇可編程邏輯控制器時(shí)，需要充分考慮到使用性能、生產(chǎn)廠家、結(jié)構(gòu)分類的因素，因此決定應(yīng)用三菱Q 系列可編程邏輯控制器。

橋式起重機(jī)運(yùn)行操作期間，需要應(yīng)用可編程邏輯控制器處理相關(guān)數(shù)據(jù)信息，以此發(fā)揮出良好實(shí)時(shí)性與處理速度優(yōu)勢。所以選擇三菱Q 系列的運(yùn)動(dòng)控制器，確保電氣控制的有效性。通過可編程邏輯控制器的中央處理器，實(shí)現(xiàn)高速順序程序處理，通過運(yùn)動(dòng)控制器的中央處理器具，能夠?qū)崿F(xiàn)高速運(yùn)行控制，全面滿足橋式起重機(jī)設(shè)備的控制要求。按照初期設(shè)計(jì)的輸入與輸出模塊，明確32點(diǎn)輸入模塊和8 點(diǎn)輸出模塊，具體配置如下：1 塊電源，中央處理模塊、數(shù)字量輸入/輸出模塊。

（二）可編程邏輯控制器內(nèi)部邏輯運(yùn)算原理

可編程邏輯控制器可以通過運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)控制效果，采用掃描方式，借助輸入量采集、程序執(zhí)行、控制量輸出等方式，以此確保程序運(yùn)行效益。在邏輯運(yùn)算期間，需要從第一條指令開始，在跳轉(zhuǎn)指令和無間斷指令要求下，根據(jù)程序存儲地址號碼，并且按照標(biāo)準(zhǔn)順序執(zhí)行相關(guān)命令，直至程序最后一條命令為止。之后再從頭掃描，如此循環(huán)。

（三）繪制梯形圖

在編寫程序時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照從左至右、從上至下順序。為了減少程序執(zhí)行步驟，需要確保程序?yàn)樯洗笙滦　⒆蟠笥倚?。此外，按照橋式起重機(jī)的運(yùn)行要求，必須關(guān)注到定時(shí)器、內(nèi)部輔助繼電器、計(jì)數(shù)器、輸入輸出繼電器的觸電可以多次使用，不需要復(fù)雜程序結(jié)構(gòu)減少觸電應(yīng)用次數(shù)。每一行梯形圖都是從左母線開始，從右母線終止。不能將觸點(diǎn)放置在線圈右側(cè)。除過步進(jìn)程序外，所有高級指令、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器和線圈都不能和左母線直接相連接。如果任何時(shí)候需要執(zhí)行程序段時(shí)，可以通過特殊內(nèi)部常閉繼電器、無內(nèi)部繼電器的常閉觸電實(shí)現(xiàn)連接。在程序內(nèi)，不能在同一編號線圈內(nèi)出現(xiàn)兩次輸出，也不能出現(xiàn)橋式電路。

二、變頻調(diào)速的控制原理

變頻器系統(tǒng)的最主要功能便是能將交流電實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)化成直流電，其通常都是由主電路和控制電路兩部分組成的，在起重機(jī)設(shè)備的運(yùn)行過程中，在變順器的控制作用下直流電壓更加的穩(wěn)定和安全了、電路運(yùn)行過程中的電能損耗也是較低的。同時(shí)變頻器也可以將各類通用電流轉(zhuǎn)化成交流電，可以精確的控制整個(gè)電路的運(yùn)轉(zhuǎn)3 過程，對交流器的控制結(jié)構(gòu)起到了很好的保護(hù)作用。起重機(jī)電動(dòng)機(jī)技術(shù)（是由很多種技術(shù)融合而逐步形成的，如電子控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)等，工作人員可以更加精確的控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行問題并及時(shí)解決，橋式起重機(jī)中基于PLC 控制的變頻調(diào)速技術(shù)大大提升了各類零部件的協(xié)調(diào)性，保證了設(shè)備的工作效率。

三、變頻調(diào)速的控制方法

（一）恒壓頻比控制

作為交流電機(jī)電流轉(zhuǎn)換的主要方式，恒壓頻比控制的技術(shù)原理就是通過動(dòng)態(tài)的改變設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)來及時(shí)調(diào)整其電力的使用情況，保證電源電壓和轉(zhuǎn)子磁通是不發(fā)生變化的，這樣電路就不會呈現(xiàn)出閉合的狀態(tài)。當(dāng)然在橋式起重機(jī)設(shè)備應(yīng)用了基于PLC 的變頻調(diào)速技術(shù)后可能也會出現(xiàn)定的問題，其中最常見的問題就是設(shè)備的運(yùn)行效率會受到影響，工作人員要根據(jù)具體的情況來收集并且分析數(shù)據(jù)信息。

（二）矢量控制

在橋式起重機(jī)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，工作人員也可以采用矢量控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制工作，交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型應(yīng)與直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型類似，借助于相應(yīng)的變頻調(diào)速技術(shù)真正的實(shí)現(xiàn)直流電到交流電的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化。采用矢量控制這一方法時(shí)，工作人員應(yīng)做到能夠全面了解并掌握橋式起重機(jī)變?yōu)l器的相關(guān)參數(shù)設(shè)置情況，降低系統(tǒng)對電機(jī)參數(shù)的敏感性，不斷的優(yōu)化設(shè)備的調(diào)試方法，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，盡可能的避免各類安全問題的出現(xiàn)，從而降低設(shè)備的運(yùn)行成本。

（三）轉(zhuǎn)差率控制

這種控制方法就是指橋式起重機(jī)的變頻器控制系統(tǒng)所形成的一個(gè)閉合環(huán)路，保證了設(shè)備的轉(zhuǎn)速變化率與其實(shí)際的轉(zhuǎn)速變化率的統(tǒng)性，轉(zhuǎn)差率控制這種變頻調(diào)速的方法更好的保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，卻也易出現(xiàn)動(dòng)態(tài)電流位面平移的情況，系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)都可能受到影響，所以，通常不會選擇轉(zhuǎn)差率控制作為設(shè)備的變頻調(diào)速控制方法變頻器的控制方法，

（四）變極對數(shù)控制

為更好的保證電源電壓的恒定性，工作人員采取的主要措施是優(yōu)化電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速和磁極對數(shù)，保證橋式起重機(jī)具有良好的運(yùn)行功能。采用變極對數(shù)控制設(shè)備時(shí)會產(chǎn)生一個(gè)變極調(diào)數(shù)，設(shè)備運(yùn)行后會減少磁極對數(shù)，同時(shí)會增加同步轉(zhuǎn)速，這種控制方法的技術(shù)原理就是對原始數(shù)據(jù)進(jìn)調(diào)整并將其作為矢量后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就能夠被有效控制了。

四、結(jié)束語

通過以上的論述，我們對橋式起重機(jī)的主要特點(diǎn)變頻測速的控制原理和變頻調(diào)速的控制方法三個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。隨著各類新技術(shù)和新工藝的不斷出現(xiàn)，我國的橋式起重機(jī)技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，在起重機(jī)領(lǐng)城中如果能夠科學(xué)的應(yīng)用基于HLC 的變額調(diào)速技術(shù)，那么對于保證起重機(jī)機(jī)械設(shè)備的工作效率以及實(shí)現(xiàn)我國社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展都是具有重要意義的。