PLC、變頻器在天車自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、變頻器、PLC在天車自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：針對(duì)天車正常使用和維護(hù)保養(yǎng)過(guò)程當(dāng)中，出現(xiàn)的電能浪費(fèi)、設(shè)備故障率高、電器元件損耗大的問題進(jìn)行分析，并通過(guò)自控改進(jìn)解決了問題。關(guān)鍵詞：天車大車小車PLC變頻器電動(dòng)機(jī)刖曰天車也稱橋式起重機(jī)，主要用來(lái)起吊、放下和搬運(yùn)重物、并使重物在一定距離內(nèi)水平移動(dòng)的起重、搬運(yùn)的設(shè)備，它是由大車、小車、減速機(jī)、電動(dòng)機(jī)、控制系統(tǒng)等設(shè)備構(gòu)成。我們公司是以生產(chǎn)鍍鋅鋼卷為業(yè)務(wù)的加工型企業(yè)，由于鋼卷的重量大、形狀特殊，因此搬運(yùn)完全依賴于天車，它的運(yùn)轉(zhuǎn)情況直接影響到公司的正常生產(chǎn)，甚至涉及到工人的人身安全。一、問題的出現(xiàn)因?yàn)樯a(chǎn)需求，我司在倉(cāng)庫(kù)及車間各裝配2臺(tái)25噸起重量的天車，在使

2、用過(guò)程當(dāng)中經(jīng)常出現(xiàn)相同問題：（1）起動(dòng)電流過(guò)大，對(duì)電網(wǎng)沖擊大；（2）機(jī)械設(shè)備使用壽命過(guò)短，電機(jī)連軸器、鋼繩等機(jī)械易磨損；（3）接觸器、繼電器等電器元件的觸頭、線圈經(jīng)常燒壞；（4）電動(dòng)機(jī)故障率高。而維修天車屬于高空作業(yè)，極不方便，而且天車故障很大程度上影響了生產(chǎn)進(jìn)度?；谏鲜鲈?，公司派我對(duì)天車故障全面檢查，進(jìn)行改進(jìn)。二、故障檢查與分析經(jīng)過(guò)詳細(xì)的檢查、試驗(yàn)以及分析，產(chǎn)生故障的原因有5個(gè)方面：(1)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量大，起動(dòng)時(shí)電流對(duì)電網(wǎng)沖擊大，而且電動(dòng)機(jī)一直在額定轉(zhuǎn)矩下工作，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。(2) 天車升降、小車、大車起動(dòng)、停止速度過(guò)快，而且都是慣性負(fù)載，機(jī)械沖擊也較大，機(jī)械設(shè)備使用壽命縮短，操作人員的

3、安全系數(shù)較差，設(shè)備運(yùn)行可靠性較低。天車每天需進(jìn)行大量的搬運(yùn)工作，由于繞線式電機(jī)調(diào)速是通過(guò)電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的主要控制元件-交流接觸器并通過(guò)繼電器來(lái)接入和斷開電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上串接的電阻，切換十分頻繁，在電流比較大的狀態(tài)下,容易燒壞觸頭、線圈。同時(shí)因工作環(huán)境惡劣，轉(zhuǎn)子回路串接的銅電阻因灰塵、設(shè)備振動(dòng)等原因經(jīng)常燒壞、斷裂。因而設(shè)備故障率比較高，維修工作量比較大。同樣小車、大車的運(yùn)轉(zhuǎn)也存在上述問題。(3) 在天車起升的瞬間，升降電動(dòng)機(jī)有時(shí)會(huì)受力不均勻，易過(guò)載，直接造成電機(jī)損壞或者鋼絲繩斷裂。(4) 為適應(yīng)天車的工況，操作人員經(jīng)常性的反復(fù)操作，導(dǎo)致天車的電器元件和電動(dòng)機(jī)始終處于大電流工作狀態(tài)，降低了電器元件和電

4、動(dòng)機(jī)的使用壽命。針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，我決定采用先進(jìn)的可編程控制技術(shù)(PLC)和變頻器技術(shù)，以程序控制取代繼電器-接觸器控制，交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式采用變頻調(diào)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)天車的半白動(dòng)化控制。公司看了我的意見之后，在原材料充分的情況下，決定改進(jìn)倉(cāng)庫(kù)入口的天車。二、改進(jìn)方案我認(rèn)為首先應(yīng)該改進(jìn)的是交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式，改進(jìn)過(guò)程當(dāng)中，我采取了變頻器調(diào)節(jié)方案。3.1拖動(dòng)系統(tǒng)1、電動(dòng)機(jī)選型A. 大車與小車所用電動(dòng)機(jī)這個(gè)方面要求不高，選用普通的籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)即可，因此，原設(shè)備系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)不需作改動(dòng)；B. 升降用電動(dòng)機(jī)由于要求比較高，應(yīng)選用變頻專用的籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。原設(shè)備系統(tǒng)采用的是繞線式異步電動(dòng)機(jī)

5、，出于經(jīng)濟(jì)方面的考慮，通過(guò)短接轉(zhuǎn)子回路也能進(jìn)行使用。2、調(diào)速方法采用目前國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，具有矢量控制功能的變頻調(diào)速系統(tǒng)。變頻后轉(zhuǎn)速可以分檔控制，改進(jìn)中對(duì)主鉤電動(dòng)機(jī)我采用3段速度運(yùn)行，從低到高逐步切換，這樣，就有效的防止了電動(dòng)機(jī)的全矩啟動(dòng)。3、制動(dòng)方式在改造過(guò)程當(dāng)中，采用何種制動(dòng)方式顯得至關(guān)重要，既要準(zhǔn)確制動(dòng)實(shí)現(xiàn)白動(dòng)控制，又要防止突發(fā)事件，因此我采用了再生制動(dòng)、直流制動(dòng)和電磁機(jī)械制動(dòng)相結(jié)合的方法。這種結(jié)合方法具有如下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：A. 首先，通過(guò)變頻器調(diào)速系統(tǒng)的再生制動(dòng)和直流制動(dòng)把運(yùn)動(dòng)中的大車、小車和起重機(jī)的速度迅速而準(zhǔn)確地降到0（使它們停止）；B. 對(duì)于天車，常常會(huì)有重物在半空中停留一段時(shí)間（如重物

6、在半空中平移），而變頻調(diào)速系統(tǒng)雖然能使重物靜止，但因設(shè)備容易受到外界因素的干擾，（如在平移過(guò)程中常易出現(xiàn)的瞬間斷電）因此，利用電磁制動(dòng)器進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)仍然是必須的。3.2變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制要點(diǎn)天車拖動(dòng)系統(tǒng)的控制動(dòng)作包括：大車的左、右行走及速度檔位；小車的前、后行走及速度檔位；起重機(jī)的升、降及速度檔位等。所有這些，都可以通過(guò)可編程序控制器（PLC）進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)控制。天車控制系統(tǒng)中需要引起注意的是關(guān)于防止溜鉤的控制。在電磁制動(dòng)器抱住之前和松開之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止?fàn)顟B(tài)下滑的現(xiàn)象，稱為溜鉤。防止溜鉤的控制需要注意的關(guān)鍵問題是：1）電磁制動(dòng)器在通電到斷電（或從斷電到通電）之間是需要時(shí)間的，經(jīng)精確測(cè)試，大約0.6秒。因此，變頻器如過(guò)早地停止輸出，將容易出現(xiàn)溜鉤。2）變頻器必須避免在電磁制動(dòng)器抱閘的情況下輸出較高頻率，以免發(fā)生“過(guò)流”而跳閘的誤動(dòng)作。為此，我采取了如下控制方法：1.重物高空停止的控制過(guò)程A.設(shè)定一個(gè)“停止起始頻率”5Hz，當(dāng)變頻器的工作頻率下降到5Hz時(shí)，變頻器將輸出一個(gè)“頻率到