国内外大型起重机生产厂家很多, 国内厂家如中联重科、三一重工、徐工等, 国外知名厂家如利渤海尔、特雷克斯-德马格、马尼托瓦克和神钢等。大型起重机发展趋势主要有大型化和专业化、模块化和组合化、轻型化和多样化、成套化和系统化、自动化和智能化, 其中自动化和智能化便涉及大型起重机的控制系统。本文将系统的研究大型起重机控制系统中的变频器与PLC应用技术。
1 起重机控制系统的要求
1.1《起重机设计规范》- GB/T3811-2008 规定起重机在110%的额定载荷下能正常工作并且可靠。在供电系统波动为额定值的-10%时起升额定载荷, 无论载荷处于什么位置, 控制系统应保证机构正常工作而且不出现溜钩。除非控制方案允许, 无论控制手柄处于什么位置, 正常工作时额定载荷下降速度不应超过额定速度的120%。可以通过对变频器参数设定与光电编码器相连接来实现或通过装在电动机里超速保护开关来实现。
1.2 制动器线路在出现故障时应能够快速切断电动机和制动器的电源, 因此制动器线路上应设有安全保护装置。
1.3 采用变频器和PLC控制系统可以实现起重机的多点控制, 各控制点间互相连锁, 任意时刻只能有一个工作点进行工作, 且每个控制点都安装有紧急断电装置。
1.4 在意外断电情况发生时, 起重机控制系统应采取适当措施确保制动器的安全动作, 避免机械设备的损坏。
2 变频器技术及PLC技术在大型起重机控制中的应用
在现代起重机控制技术中, 变频器技术及PLC技术已经得到广泛的应用, 尤其是在大型起重机的控制系统中。例如桥式起重机是一种常见的大型起重机械, 广泛应用在工矿企业、港口等环境恶劣、启动制动正反转变换频繁的场所。起重机控制系统是否可靠, 不仅影响着工作效率, 更关系着广大工人的生命安全。传统的起重机控制系统多采用继电控制器和串电阻调速, 早已呈现出很多的缺点。
大型起重机控制系统应用变频器和PLC, 首先应注意变频器的选用。主要考虑以下几点: (1) 变频器要配备标准接口, 方便保持系统的远程诊断以及与外部的通信控制; (2) 变频器的抗冲击能力应该比较强, 以便在系统运启动时, 输出比较大的起动转矩, 并通过系统的闭环矢量控制技术, 满足起重机的使用要求; (3) 变频器还应该具备完善的保护功能, 一旦系统发生过电流、过电压等故障导致主变频器过热时, 系统的自我保护功能瞬间启动, 达到保护整个系统的作用。
其次, 要选用合适的电动机。选用电动机, 最重要的是合理选择电动机容量, 电动机容量可以通过有关计算公式计算得出。另外, 控制系统还应具有制动控制单元。大型起重机的控制系统在运行的过程中, 电动机会产生一定的负载, 这部分负载在一定情况下会转化为起重机的机械能, 而消耗掉转化出的机械能, 就需要制动控制单元来完成了。具体的消耗方式有以下两种:一种是采用能量回馈技术, 将机械能通过转化回馈到电网中;另一种采用制动电阻和制动控制单元来将能量消耗掉。实践证明, 第二种处理方式经济性较好, 显然更为合理。
应用变频器和PLC的大型起重机控制系统变频调速需要控制的方面主要有: (1) 停住控制, 通过设定停止频率和维持时间, 发出液压抱闸断电指令, 变频器输出定值维持力矩, 延时液压抱闸释放, 此时变频器的工作频率可以降到零值; (2) 设定升降起始频率和检测电流时间, 当变频器到达设定值时, 变频器开始检测电流, 确认电流足够大, 产生的力矩能抵消下降力矩时发出抱闸松开指令, 使液压抱闸通电松开; (3) 自动转矩提升设置, 在调试过程中适当地提高中频电压可以改善低频特性, 提高启动转矩。
在大型起重机械的控制系统中, 变频器和PLC的应用效果非常显著。主要体现在以下几方面: (1) 控制系统简化, 故障率低, 可靠性大为提高; (2) 节能环保, 变频器能通过直接改变电源的频率来改变转速, 而不需要将电能浪费在外接的电阻上, 电能利用率高, 电动机在运行减速制动或重物下降中有可能处于发电状态, 此时变频器可以通过自身或者是外接能量回馈装置将电能反馈回电网; (3) 提高了电动机及电动机开关元件的寿命。
3 结语
在大型起重机控制系统中, 应用变频器和PLC技术, 不仅增加了起重机的安全性, 而且能够降低起重机能耗, 节约电能。在起重机控制系统中, 变频器和PLC的应用必将更加广泛。
摘要：本文介绍了大型起重机的控制系统, 控制系统的性能要求。探析了变频器和PLC在大型起重机控制系统中的应用, 研究了控制方法与控制策略, 给大型起重机的控制研究提供了参考。
关键词：变频器,PLC,起重机,控制系统,应用
参考文献
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