S800變頻器在龍門吊上的應用研究

李社昌

（金堆城鉬業股份有限公司，陜西 華陰 714206）

變頻調速技術，就是一種以改變電機頻率和改變電壓來達到電機調速目的的一種技術。近些年來，電子技術的迅速發展，變頻調速器的性能與可靠性都有了很大的提高，交流電機變頻調速已成為當代電動機調速的潮流，為在龍門吊上傳動系統中的應用提供了有利的條件。據有關報道，國外發達國家工礦企業的龍門吊的拖動系統，大多都是采用變頻調速系統控制，即使在發展中國家的比例也比較高。近幾年來，我國很多工礦企業對傳統的龍門吊控制系統也進行了一些變頻調速系統改造，并且很多龍門吊生產廠家開始采用變頻調速做為龍門吊的拖動系統。

一、龍門吊變頻技術的有點分析

龍門吊做為物料搬運系統中一種典型起重設備，使用變頻技術有以下幾大優點：一是龍門吊在啟動、制動、加速、減速等一系列過程更加平穩快速，定位更加準確，減少了負載波動，安全性能大幅提高，二是龍門吊上的電動機運行的開關器件實現了無觸點化，各電氣元件不易損壞。三是電動機啟動電流限制得較小，頻繁啟動和停止時電動機熱耗減少，電動機的壽命大大延長。 四是電磁制動器在電動機低速時動作,其閘皮的磨損很小，使用壽命延長，保養時間和費用都大大減少。此外變頻器還具有體積小、重量輕、精度高、通用性強、工藝先進、功能豐富、保護齊全、可靠性高、操作簡便等優點，是節能、降耗、優質、高產的理想設備，是當前先進企業的首選的傳動技術。

二、S800變頻器原理及功能介紹

S800變頻器是臺灣三碁產品，是新一代高功能低噪音嵌入式迷你型變頻器，其性能特點:1.輸出頻率0.1—400Hz 2.可設定的V/F曲線3.自動轉矩補償及滑差補償 4.段可預設速度5.2組加減速時間選擇與獨立加減速S曲線選擇 6.操作面板內建頻率設定電位器 7.內建RS—485通訊 8.AVR功能 9.直流制動,直流制動起始頻率設定 10.瞬時停電再啟動 11.過電壓失速防止,過電流失速防止 12.參數鎖定/重置,載波頻率調整.同時S800變頻器采用雙核心CPU專業定制核心運算程式，用先進的三相控制切換兩相技術，發熱量少，耗能低，并且顯示板可選，I/O介面板可定制。設計緊湊、操作方便。

三、小型龍門吊的變頻器使用范例分析

這臺小型龍門吊的電氣控制傳動控制系統主要由S800系列變頻器、西門子PLC控制系統和聯動操作臺組成，通過PLC控制系統處理聯動操作臺的速度給定信號，調節變頻器的輸出相序和頻率來控制驅動電機的方向和轉速來實現龍門吊的拖動。

這臺小型龍門吊的電氣主傳動系統有大車電動機11kW×2臺，小車電動機3.0kW×1臺，主鉤電動機22kW×1臺。共采用3臺變頻器控制4臺電機，其中主鉤電動機和小車電動機分別 用 一 臺 ACS800-01-0040-3和ACS800-01-0005-3變頻器驅動，大車兩臺電動機則用一臺ACS800-01-0030-3變頻器驅動，所采用的3臺變頻器都配置了能耗制動組件，以便實現位置勢能和制動能量的消耗。同時控制系統里系統配置了Siemens S7-200小型可編程序控制器構成整個控制系統的中心，來實現系統運行操作。

龍門吊上裝3個不銹鋼控制柜，防護等級為IP54。主鉤電機變頻控制柜一個，大車、小車變頻＋PLC控制柜一個，制動電阻柜一個，所安裝的不銹鋼柜具有防腐、防潮、防塵的功能，以適工礦企業有腐蝕性粉塵的惡劣工作環境的要求。

當操作工通過控制手柄向龍門吊的SIEMENS S7－200的可編程序控制器發出的開、停、快、慢、提升、下放等一系列信號，可編程序控制器發出同樣指令給控制變頻器，龍門吊上的電動機根據控制變頻器所給的指令與電源頻率來決定轉動方向與轉動速度，完成龍門吊各種工況的協調和控制。讓龍門吊的拖動系統以達到最佳控制狀態。

由于S800變頻器產生制動轉矩時，電機從負載接受機械能，將它變為電能送入變頻器，導致直流電壓升高，此時變頻器必須處理這部分能量，否則由于直流回路的電容被過充電，過壓保護動作將使其運轉停止，所以在一定要在S800變頻器直流回路中設置制動單元和制動電阻，讓龍門吊主鉤在下降制動過程中釋放出的能量消耗在制動電阻上。

龍門吊上配置的新型聯動控制臺有二個，都是多檔速度控制。比一般龍門吊使用的凸輪控制器控制功能豐富，使用方便，龍門吊主鉤控制臺實現獨立控制單手柄操作，具有提升快、中、慢三檔速度，下放快、中、慢三檔速度，以及停車等項功能。龍門吊大車、小車聯動控制臺共用一個手柄操作，為全方位操作手柄，可以同時控制大、小車，也均具有快、中、慢及停車控制等項功能。

龍門吊的拖動系統采用S800變頻器控制，具備對電機和變頻器本身的完善保護功能，如過熱、過載、過流、過壓、缺相、接地等，從而避免設備在不正常狀態下長時間運行，保護設備不至于損壞；故障信息除可以準確地指示故障點以外，還顯示導致故障的原因及排除故障的措施，極大地方便了維護人員排除故障；運行中發生故障停止運轉后復位操作也很簡單，只要在排除故障后按下故障復位就可以。

此臺龍門吊原來是采用繞線式電動機轉子串電阻的來控制龍門吊的拖動系統，后經改造為用S800變頻器控制。顯示出了一系列的優點：采用變頻調速改造后，實現了平滑調速，且效率極高，與原有串電阻調速方式比較，起動更平穩、定位更準確；系統由控制手柄來控制變頻器的輸出，調整電機轉速，操作方便，調速范圍寬，可任意設置運行速度；系統中選用了ABB變頻器及專用提升機應用宏，實現了變頻器在零速時的滿轉矩輸出 (最高可達到額定轉矩的300%)和內部集成的抱閘邏輯控制，提高了系統應用的穩定性和可靠性；主鉤、大小車起動、制動、加速、減速等過程更平穩快速，定位更準確，節能效果明顯，根據測試節電率可達35%；控制回路簡單，實現了軟啟、軟停，對齒輪、電機無沖擊，故障率低，易于維護，大大減少維護費用；由于系統留有進一步功能擴展的接口，今后可根據實際需要擴展無線遙控、現場總線通訊等功能；很好的解決了電機的起動、停止時的沖擊電流，加上變頻器對電機的完善保護功能，極大的提高了行車的可靠性和安全性，延長了使用壽命。

S800變頻器在龍門吊上的使用是運用變頻調速能優化工藝過程 并能根據龍門吊工藝過程，通過遠控 PLC可編程控制器來實現速度變化和改變運行方向。簡化了控制線路，減少了電氣系統的維修量。通過變頻改造現了無級調速，控制方式更加簡單方便，對電機設備的使用壽命延長，控制啟動運行平滑，安全可靠。運行良好，調速性能優異、起動停止平穩、定位準確、安全可靠、操作簡單、節能顯著、裝置體積小，有著廣泛的推廣應用價值。

[1]高瑞青,孟偉,楊國祥,房秀錦.ACS800變頻器在龍門吊上的應用.自動化應用,2010年8期.

[2]吳德華,孫永晶.變頻在行車控制系統中的應用.機電信息,2010年12期.

[3]顧陽.淺談變頻器在行車升降機構中的應用.鐵合金,2009.