PLC与变频器在桥式起重机电气改造中的应用

PLC与变频器在桥式起重机电气改造中的应用

杨尚超

身份证号码：210311198803022416

【摘要】桥式起重机能够按照使用需求在厂房内进行作业，具有极广的使用范围。不过由于电气设计还具有局限性，从而导致设备经常出现故障问题，严重影响了桥式起重机的使用效果。为此这就需要通过PLC与变频器对桥式起重机进行电气改造，从而提升生产质量和效率。

【关键词】PLC；变频器；桥式起重机；电气改造

前言；桥式起重机可实现高强度运转，不过问题在于其若是出现故障，那么就就无法开展工业生产活动，甚至还会波及到工作者的安全。目前因桥式起重机工作量较多，运转频率高，所以传统的继电控制已不符合使用要求，因此这就需要通过PLC与变频器对桥式起重机进行电气改造，，从而提升生产质量和效率。

一 电力系统概述

桥式起重机的工作环境主要是在厂房内，所以对于厂房来讲，使用起重机的作用在于：站在物理层面，其能够把液态铁调配到符合温度要求的电炉里，并在物理转变过程中添加钢材料后，可达到品质合成的效果；液态铁的熔合温度至少能够达到一千度，且能够快速吸取热量，同时热量发散并不快，所以炉内液态的温度满足出铁要求以后，起重机便可把磨圆的液态铁放入离心设备予以凝固；桥式起重机还能够对电炉设备起到维护的效果，可确保达到理想的维修质量。桥式起重机主要是依靠分别驱动法，使用大车传动运行，通常共使用两台电机对起重机进行控制，而控制系统主要包括凸轮控制器、接触器等，它们之间主要是在相互配合下来进行工作，不过该控制系统并不是特别完善，主要表现在：
    一，该控制系统并不是动力控制，主要是转换能源，但是这会耗费较多的能源，而且依靠能量转换运行的设备，一般效率较低，无法充分的展现出所具有的功能，而且调速程度无法按照具体的状况进行大幅度变化，不具备平滑性。

二，使用继电器和触电器对系统进行控制时，要不断进行转化，这样一来就导致电流会迅速发生变化，形成强力冲击，若不予以有效控制，那么就会破坏接触头，不仅如此，还会对电机造成破坏，从而引发故障问题。

三，因调速不具有平滑度，从而难以对控制系统的设备做好冲撞保护，所以处于高速运行的设备就会减少使用期限，这样一来就会对设备投入较多成本，更为严重的是会降低工作效率。

四，因桥式起重机主要是依靠电气制动来使系统运转，所以很容易发生抱闸停运的情况，尽管能够让起重机马上终止运行，不过却会破坏制动器，和导致闸皮受到破损。

起重机处于恶劣的工作环境下，会受到有害气体的侵蚀，从而破坏接触器、电机滑环和碳刷，再由于工作量较多，操作复杂，因此电机及转子绕组所串电阻烧损的情况经常出现，这样一来就会严重影响生产质量和效率。

二 PLC及变频器在桥式起重机电气改造中的应用

（一）电气改造的目的及方法

当前主要是通过凸轮控制器、绕线式异步电动机和接触器等进行原电气控制。不过控制工作较为繁琐，且容易发生故障，因此降低了生产质量和效率。而为能够改善这一情况，可采用编程控制器，通过变频器来进行调速。以满足设计需求为前提，遵循“节省改造成本”的原则，来尽量使用原有设备。通常，电动机原系统无需更换，只需清理掉原来转子部分的引出线，把电刷输出短接就行。而为方便操作，还需要继续使用凸轮控制器和主令控制器。通过PLC和变频器对系统控制进行改造，能够降低对交流接触器的使用个数，从而达到更为理想的控制效果。

（二）PLC的选择和设计

考虑到PLC的闭锁启动功能，所以设备还没有运行时要将主令控制器切至零位，以此顺利和主电源进行连通。在主令开关里设置了设备状态指示屏，会直观的看到设备运行状态和故障信息；主、副钩可得到钢丝绳索提升限位、超重限位保护，大小车上可得到行程开关保护，设备保护动作仅仅会对设备动作造成影响；变频器的全部故障信号会传送到PLC里，而变频器故障仅会对本拖动的动作造成影响；吊钩升降和小车的运行具有操作互锁；主副钩、大小车速度主要是通过主令开关来自由切换，可在切换的过程中达到稳定性。

（三）变频器的选择

进行改造的电气控制系统，不仅留有了凸轮控制器、液压抱闸，而且所有的控制柜、继电器全部受到了清除；为避免平移时瞬间断电，为每台变频器增设了进线电抗器。变频器进行机电制动期间，电机会再发电运行，这种情况下，变频器就要通过制动电阻将这些能量全部耗费掉。因变频器调速系统在重物降低的过程中，会导致电机再生发电，所以要往变频器直流回路里接制动电组，用以将这些再生能源全部耗费掉，并加强机电制动效果，不仅如此，还能够将运行状态下的大车、小车和吊钩的转速变为零。

（四）变频调速的控制要点

通常在还未使液压抱闸抱住电机的时候，很有可能会出现重物因停止状态下滑，进而发生溜钩。在变频器的工作效率降低至停止频率的情况下，变频器会传送频率到达信号和液压抱闸断电指令，此时就会释放液压抱闸，最后使变频器运行频率便为零；起重机升降控制要点主要分为“升降起始频率”与“检测电流时间”，若变频器满足设定值，变频器就会对电流进行检查，在电流符合标准要求，形成的力矩可消除力矩的情况下，就会传送抱闸松开指令，让液压抱闸通电松开。

对自动转矩提升设置进行调试期间，根据实际情况调整中频电压，能够对低频特性进行优化，从而使启动转矩有所加强；强化零频电压能够增大直流强励磁，能够让电力具备超强的转矩，进而避免发生溜钩的情况。在进行完改造后发现，设备发生故障的概率显著降低，并且明前加强了工作质量和效率，更为重要的是减小了能耗。

【结束语】因桥式起重机处于恶劣的工作环境下，并且承担着较大的工作压力，因此以往所采用的继电控制已无法满足工作要。而通过PLC与变频器对桥式起重机进行电气改造，则可降低设备出现故障的概率，进而显著提升生产质量和效率。

【参考文献】

[1] 栗小宽.PLC 和变频器在桥式起重机中的应用 [J]. 工业技术,2015(05).

[2] 孙立坤.PLC 控制变频器技术在桥式起重机改造中的应用[J].装备制造技术,2012(07).

[3] 吴炳章.PLC 与变频器在桥式起重机控制系统改造中的应用 [J].质量管理,2016(06).

[4]栾成宝. PLC与变频器在交流桥式起重机电气系统改造中的应用[J]. 厦门城市职业学院学报,2014,16(03):80-86.