無人天車電氣控制系統中的變頻器選擇與PLC通信

石玉剛

（北京首鋼股份有限公司，河北 遷安 064404）

從現實角度出發來看，在以往天車運行時，其常會出現的可靠性差、故障率高、維修困難等情況較為突出，且天車電器元件損耗也相對較大；但對這PLC代替傳統控制器，相應電頻器代替電動機子串頻敏電組器的調速方式，使整個電氣控制系統得到全方位的有效改善，提高了天車運行效率和運行穩定性同時，確保其使用年限得到有效延長。

1 無人天車內容及電氣控制系統要點

無人天車即通過控制編程，實現自動起吊、下放、搬運重物并重物在一定距離水平移動的起重搬運設備，其是現代化生產中必不可少的應用工具。其主要以大車、小車、電動機、減速機、控制系統等設備組成。其中無人天車電器控制系統作為其自動制動核心，其系統主要由配電保護、主起升機構、副起升機構、大車運行機構、小車運行機構、PLC控制模塊組成；其系統模塊所包含PLC控制系統、變頻器、同步系統、糾偏系統、制動器控制、保護系統等多種分項功能，運行原理即在相應操控聯動平臺上主令控制器手動控制裝置設置完成，按照總線與PLC通信將發出指令信號做PLC模塊傳輸，CPU根據相應指令信號在處理完成后直接對控制信號做輸出處理，待其傳輸至各控制器中，各控制器便會帶動接觸器來對相應天車各控制部分機構進行實時的運行制動指令設定；后續天車各限位開關信號可以將此期間所有信息向PLC做實時反饋，以保障天車運行作業期間的安全穩定性[1]。

2 無人天車電氣控制系統中的變頻器與PLC價值作用

2.1 變頻器功能價值

結合上文對無人天車內容及電氣控制系統要點分析，可以看出其電氣系統變頻器與PLC對整個天車運行效率和運行品質的提升效果顯著。其中變頻器所具有的調速系統保護性較強的優勢較為明顯，且變頻器調速的體積小、通用性強、動態響應快、工作頻率高、保護性完善、可靠性好、使用方便等特性，較之傳統調速系統功耗性能實效性得以全面提高；與此同時變頻器可做電機軟啟動，使電機能夠具備最快的動態響應繼而實現無級調速，且其還可以為電機部分參數進行實時補償，對電源以及穩壓器的缺相、欠壓、過壓、過流等都可進行實時的校驗監測，以達到隨時采取應變措施來保護電機的目的。變頻器能夠有效提高無人天車工作可靠性，通常以往的天車拖動系統主要是以在運動狀態下進行抱閘來體現，而采用變頻調速能夠在基本停住狀態下進行抱閘最大限度減小閘屁磨損情況；且其操作手柄便捷性和穩固性也較為突出，變頻調速后相應操作手柄受力也會隨之減小，降低了手柄損壞率。選用變頻器可以降低控制系統故障概率，以往天車系統往往是采取較為復雜的接觸器以及繼電器進行相應控制，整個工作可靠性無法得到保障，故障率相對較高，而選取變頻器控制系統則可有效簡化控制系統，使其可靠性得以全面提高；同時變頻器運行期間的節能效果也較為突出，其對外接電阻內耗大量電能可進行全面節約，在起重機下放重物時可將重物設計方案位能做電源反饋。總體來看變頻器選用對整個無人天車系統工作運行質量的提升效果顯著[2]。

2.2 PLC通信作用實效性

利用PLC通信程序對無人天車各工況做實時協調，能夠保障其整個工作狀態的穩定性和安全性，全面促進工作可靠性；其所具有的掃描速度快、控制便捷靈活、體積較小、結構內緊湊等特點，保障了硬件資源豐富性和執行速度高效性，同時其較為獨到的抗干擾設計能夠對整個系統運行期間數據做全方位的實時保護，以此達到提升無人天車運行品質的目的，其也是我國無人天車系統運行水平不但得以提高進步的必要條件。

3 無人天車電氣控制系統中的變頻器選擇與PLC通信應用

3.1 變頻器的合理選擇應用

無人天車電氣控制系統中的扁平器選擇與PLC通信應用，在實際實踐期間主要以變頻器選擇、PLC程序選擇設計、其他分項系統設計（備用應急系統、電器同步自動糾偏、安全保護）來體現。其中在進行變頻器選擇時，根據當前無人天車結構特點來確定相應變頻器型號；按照變頻器軟件性能必須滿足對負載速度控制、轉矩控制、電器制動燈多方面有深入優化的特點，做相應選取；注重其整體安全性能，并突出限流功能，減少啟動時對電網造成的不良沖擊；針對零速全轉矩功能，在吊鉤由運行狀態降為零速時相應系統會產生一定轉矩并對轉矩進行實時確認，保障相應電磁制動器徹底抱住電動機軸避免溜鉤現象發生；以此使無人天車電器控制系統中變頻器選擇應用的專業合理性能夠完全達到預期[3]。

3.2 PLC程序選擇設計應用

無人天車電氣控制系統中PLC通信應用主要是以PLC程序選擇設計來體現，這個過程中必須根據實際情況，明確輸入輸出信號數量、參數、性能具體標準要求，突出PLC控制器本身功能特定，選取塊式編程的方式，來使其運行可靠性、功能豐富性得以充分體現。以西門子S7-200CN系列PLC控制器為例，其具備六個獨立的30kHz高速計數器，在將其做二進制碼轉換起升高度時可對天車起升高度偏差做細微華調整，使天車設備運行穩定性得到有效保障；且PLC控制器往往有至少兩個通訊編程口，繼而有效提升了整個變頻器開關量控制功能，使相應變頻器啟停以及速度給定開關量控制多樣化特點得到實時展現。總體來看，無人天車電器控制系統中的PLC通信應用增強了小車以及升降機構的控制效率，也對變頻器通信品質提升有一定實質性作用。

3.3 其他分項系統設計應用

其他相關分項系統設計應用，決定著無人天車電氣控制控制系統中的變頻器選擇與PLC通信應用效果。因此在進行備用應急系統設計應用時，必須按照在出現緊急情況時，采取備用控制系統的形式，確保天車作業過程不會被終止的現象發生。就目前現實情況來看，在對其備用應急系統設計時，主要是按照兩套無人天車PLC和變頻器控制系統設置，一套為總線通信，在常規作業時應用；一套為開關量控制，出現緊急情況時做應急備用應用。兩套參數作業速度給定呈現完全同步統一特性，在實踐期間一旦相關專業人員接收到應急警報便會進行無縫切換，在查明應急故障并解決后，在切換回總線系統，保障無人天車系統作業的穩定性和高效性。

相應自動糾偏及電氣同步分項設計則主要應用至雙溝式的無人天車上，在正式啟動過后，其系統便會進入自動糾偏狀態，以此確保雙鉤作業位置的同步性能夠得到有效保障，一旦出現偏斜量超過限定值時便會出發糾偏指令，使天車工作運行實效性完全達到預期標準。而安全保護，作為無人天車電氣控制控制系統中的變頻器選擇與PLC通信應用必不可少的一環，在實踐期間主要在無人天車機械兩側端梁以及平臺處做兩只以上安全門開關設置，明確所有開關全處于閉合狀態時說明天車運行處于安全狀態中。無人天車電氣控制系統中的變頻器選擇與PLC通信應用，使無人天車系統工作可靠性得到顯著提升，運行期間節能型較為客觀，且調速質量的提高使得其整體定位精度和運行效率得到有效保障。

4 結語

通過對無人天車電氣控制系統中的變頻器選擇與PLC通信應用分析，可以看出其對無人天車設備調速性能、運行效率、安全功能等方面的改善作用顯著，其也是我國現代化生產能夠高效、穩定、快速發展下去的前提。