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隨著現(xiàn)代電子工業(yè)的快速發(fā)展，可編程控制器PLC和變頻器在各個工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，其性能指標(biāo)也進(jìn)一步完善，完全適用于鐵路運(yùn)輸行業(yè)的工作場所。傳統(tǒng)門式起重機(jī)的控制系統(tǒng)采用各種接觸器、繼電器、電阻器等元件，電氣設(shè)備引起的系統(tǒng)故障率較高，造成機(jī)械故障的提高和門式起重機(jī)使用壽命的降低。本系統(tǒng)的應(yīng)用可有效地解決這些問題。

1 系統(tǒng)主要特點(diǎn)
1）明顯改善結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。
由于變頻器的軟啟動、軟停比功能，起重機(jī)起制動運(yùn)行平穩(wěn)，對機(jī)械、鋼結(jié)構(gòu)沖擊小，經(jīng)過實(shí)際檢測，結(jié)果也證實(shí)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以大大改善鋼結(jié)構(gòu)性能。

2）調(diào)速范圍寬，性能好。
系統(tǒng)采用日本YASKAWA公司生產(chǎn)的磁通矢量控制的起重專用變頻器CIMR-G5A型，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，電源電壓AC380V±15%，工作環(huán)境溫度-10℃~ + 50℃。變頻器內(nèi)部進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，集成度高，可靠性強(qiáng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，具有很強(qiáng)的限速、防失速和力矩控制能力，并具有優(yōu)秀的伺服響應(yīng)特性，對急速的負(fù)載波動有很強(qiáng)的適應(yīng)性。系統(tǒng)設(shè)有起升大、小車各5擋工作速度，操作者可根據(jù)作業(yè)要求，隨時修改各擋速度值，也可選擇操作電位器實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。

3）結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、易維護(hù)。
變頻調(diào)速控制系統(tǒng)采用獨(dú)立的控制柜，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，外觀結(jié)構(gòu)十分簡單，檢修方便。尤其是起升系統(tǒng)用一套裝置即可實(shí)現(xiàn)原兩套起升控制裝置的功能，既減輕了小車的自重，改善了鋼結(jié)構(gòu)的受力狀況，又增加了小車的維修空間，便于日常保養(yǎng)和維護(hù)。系統(tǒng)還具有過流保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、短路保護(hù)、接地保護(hù)等功能，確保了控制、保護(hù)動作的準(zhǔn)確性和可靠性。同時，該系統(tǒng)也可增加自診斷功能，采用人機(jī)界而系統(tǒng)，通過同PLC的通訊來實(shí)現(xiàn)故障實(shí)時顯示及處理對策，便于查找故障和維修。

4）提高工作效率和減小機(jī)械磨損。
起重機(jī)起升系統(tǒng)可根據(jù)負(fù)荷大小自動切換實(shí)現(xiàn)空鉤、付鉤、主鉤等4擋不同的工作速度，減少了速度切換交替的輔助時間，降低了司機(jī)勞動強(qiáng)度，可提高裝置作業(yè)效率達(dá)30%左右，同時，變頻器的軟啟動、軟停比功能不僅減小了鋼結(jié)構(gòu)的沖擊、還減小了制動輪與剎車片的磨損。

5)提高了安全性。
起升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)矢量控制，具備了零速轉(zhuǎn)矩的功能，即在起升機(jī)構(gòu)制動器出現(xiàn)機(jī)械故障而失靈的情況下，變頻器可自動輸出足夠大的轉(zhuǎn)矩（大于150%)不使負(fù)載下滑，從而提高了系統(tǒng)的安全性。

6）超載報(bào)警。
• 90%額定載重量時，發(fā)出斷續(xù)的報(bào)警聲，顯示重物重量但正常工作；
• 105%額定載重量時，發(fā)出連續(xù)的報(bào)警聲，2s后自動切斷變頻器輸出，顯示重物重量并停比工作；
• 120%額定載重量時，發(fā)出連續(xù)的報(bào)警聲，立即自動切斷變頻器輸出，顯示重物重量同時停比工作。

7）節(jié)能效果顯著。
系統(tǒng)所選的變頻器具有自動節(jié)能操作模式，同時能較大地提高系統(tǒng)的功率因數(shù)和工作效率，因此節(jié)電率可達(dá)20 % 左右。

2系統(tǒng)構(gòu)成框圖（見圖1)

圖1

3控制方式及起升電機(jī)的選取

1）起升系統(tǒng)采用矢量控制，一臺變頻器控制一臺起升變頻電機(jī)，其速度的自動切換由變頻專用重量測控儀和可編程控制器來完成，大、小車系統(tǒng)控制采用V/F控制，各由一臺變頻器控制多臺電機(jī)。所有限位保護(hù)觸點(diǎn)均作為PLC的輸入點(diǎn)，經(jīng)程序處理再進(jìn)行保護(hù)。

2）起升電機(jī)的選取應(yīng)考慮具備較寬的調(diào)速范圍采用變頻電機(jī)代替普通的線繞式電機(jī)。變頻電機(jī)在閉環(huán)控制條件下，350Hz為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，50100 Hz為恒功率調(diào)速。電動機(jī)的絕緣等級為F級，絕緣結(jié)構(gòu)具有對于變頻器輸出高載波頻率電壓的適應(yīng)能力。電機(jī)采用了獨(dú)特的
冷卻結(jié)構(gòu)，使用單獨(dú)的冷卻風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫風(fēng)冷，保證了電機(jī)在低速恒轉(zhuǎn)矩民期運(yùn)行時不發(fā)生過熱現(xiàn)象，能夠承受200 %額定轉(zhuǎn)矩的過載，滿足125 %額定起重量的靜載試驗(yàn)。

3）選用可靠性高、編程簡單、使用方便、功能完善的PLC代替原先的繼電器、接觸器控制方式，與變頻器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“機(jī)電一體化”。

由于變頻器的干擾因素較多，對PLC的參數(shù)采集要考慮干擾，因此在配線和接線等要注意抗干擾的措施，輸出線要采用鋼管作屏蔽處理，所有的控制線都采用屏蔽線，而且要注意接地問題。同時在編制程序時，要采取軟件抗干擾措施。

林松湛
廣東三茂鐵路股份公司通達(dá)分公司肇慶作業(yè)所