PLC與變頻器在橋式起重機升級改造中的應(yīng)用

朱少倫　武金藝

摘 要：橋式起重機可以減輕或代替人們的體力勞動，提高生產(chǎn)工作的效率，因而被廣泛的應(yīng)用在社會生產(chǎn)和生活的各個方面中。近年來，隨著實際作業(yè)復雜程度的加大，對橋式起重機的控制難度也越來越大，綜合利用PLC和變頻器進行控制能夠起到良好的控制效果。PLC可靠性高、電氣控制線路簡單、故障容易查找，橋式起重機的電氣系統(tǒng)變頻器通過PLC進行控制，使設(shè)備運行更真確可靠，滿足工業(yè)要求。

關(guān)鍵詞：PLC；橋式起重機；控制系統(tǒng)；變頻調(diào)速

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.040

1 橋式起重機控制系統(tǒng)要求

1.1 橋式起重機介紹及系統(tǒng)控制要求

橋式起重機主要是在工程建設(shè)施工時，對沉重的物體進行轉(zhuǎn)移與提升，進而減輕人工勞動，給施工帶來便捷，提高工作效率，滿足實際工程需要。橋式起重機由升降、旋轉(zhuǎn)、行走、變幅四大機構(gòu)組成[1]，其中運行機構(gòu)分為大車運行機構(gòu)和小車運行機構(gòu)。小車運行機構(gòu)主要對起重機的左右運行方向進行控制。在一般情況下，小車的操作機構(gòu)只要一個電動機就可以實現(xiàn)操作，準確完成操作任務(wù)，但小車的運行機構(gòu)則要求兩到四個電動機互相配合，共同實現(xiàn)操作目的，完成搬運任務(wù)。在實際運行過程中，由于大車和小車本身質(zhì)量均比較大，運行過程會產(chǎn)生巨大的慣性，難以實現(xiàn)快速準確控制，因此，為了達到控制效果，通常在橋式起重機上配上制動單元，來實現(xiàn)精準控制[2]。

1.2 設(shè)計要求

橋式起重機在實際運行操作過程中，經(jīng)常伴隨著諧波污染現(xiàn)象，嚴重影響著起重機的正常使用，因此，為解決諧波污染，在控制系統(tǒng)中選擇使用了PLC控制技術(shù)，以解決這個問題，同時達到控制電流峰值的目的，保護整流二極管，延長其使用壽命。此外，一般在起重機的電源輸入端安裝斷路器，減少或避免逆變器中出現(xiàn)短路現(xiàn)象，保護整個控制系統(tǒng)。

1.3 控制系統(tǒng)基本情況

橋式起重機主要是采用PLC進行系統(tǒng)控制，PLC控制系統(tǒng)又叫做下位機控制系統(tǒng)，工業(yè)觸摸屏系統(tǒng)又叫做上位機控制系統(tǒng)。在實際運行操作過程中，升降機構(gòu)主要承受著貨物等負載，主副升降機構(gòu)各配置一個電機，為降低控制成本，在速度控制時，兩個電機共同使用一個逆變器進行操作控制，且逆變器選擇額定功率較大一些的，方便更好發(fā)揮控制效果。此外，依據(jù)電機的電流參數(shù)、負載率、逆變器的運行速度等來選擇確定標準的變頻器，供使用控制需要。升降機構(gòu)在操作控制過程中要選擇PG控制模式進行，該模式使PLC可以自動接收發(fā)電機編碼器發(fā)出的各種相關(guān)信息，保障準確操作[3]。

2 橋式起重機控制系統(tǒng)中PLC與變頻器的聯(lián)系

PLC和變頻器在電氣控制系統(tǒng)中有著非常顯著的優(yōu)勢，二者相互配合更能夠充分發(fā)揮彼此作用，橋式起重機的控制系統(tǒng)抓住PLC和變頻器的技術(shù)優(yōu)勢，有效地增強起重機控制系統(tǒng)的工作質(zhì)量，改善起重機的工作狀態(tài)，及時的應(yīng)對不同施工條件下橋式起重機的作業(yè)要求。為了保證PLC和變頻器在橋式起重機控制系統(tǒng)充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，在二者之間建立通信，利用相關(guān)聯(lián)的通信協(xié)議進行有效的通信設(shè)計，此過程中主要借助MPI接口卡建立二者之間的通信網(wǎng)絡(luò)，并由此構(gòu)成具備一定規(guī)模的MPI網(wǎng)絡(luò)。

在實際操作時，PLC要有效的建立起與控制系統(tǒng)內(nèi)硬件設(shè)備的連接，并及時依據(jù)現(xiàn)場的施工狀況進行必要的優(yōu)化，以實現(xiàn)PLC與變頻器之間的實時連接，滿足橋式起重機在不同工況下的實際控制需要。此外，為了實現(xiàn)對橋式起重機的高質(zhì)量控制，特別對PLC采取了分組式的管理方式，令PLC處于控制系統(tǒng)的同一個區(qū)域，方便今后的日常維修、養(yǎng)護、更換。PLC和主機之間建立起的通信協(xié)議，能夠改善并有效提高整個橋式起重機控制系統(tǒng)的信息交換和應(yīng)對能力。另一方面，為了改善PLC和變頻器的通信溝通能力，全面提高橋式起重機控制系統(tǒng)的精準控制，特選擇USS通訊協(xié)議作為最主要得框架。依據(jù)不同的工況需要對USS通信協(xié)議進行編程以達到控制系統(tǒng)互換內(nèi)部信息的實際需要。一般情況下，在進行編程時選擇USS-INIT和USS作為最主要得主通信模塊，這兩個模塊能夠較容易的實現(xiàn)各種通信技術(shù)參數(shù)的有效交互和設(shè)置。

3 PLC在橋式起重機控制系統(tǒng)中的作用

PLC是橋式起重機控制系統(tǒng)實現(xiàn)高效精準控制中不可或缺的的重要組成部分，PLC主要借助發(fā)送信號并接收信號等形式，實現(xiàn)對橋式起重機運行狀態(tài)的評定，且PLC借助與繼電器和接觸器的有效電路連接來調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)橋式起重機的安全穩(wěn)定運行，滿足實際工作要求。因此，為了能夠使PLC在橋式起重機控制系統(tǒng)中充分的發(fā)揮作用，實現(xiàn)有效精準控制，必須秉承著科學與實用的原則，采取行之有效的方法合理正確的進行PLC設(shè)置和PLC模塊的選取。

在PLC實際控制使用中，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場實際工況要求不定時的調(diào)整相應(yīng)處理模塊，并及時進行必要的模塊設(shè)置，以實現(xiàn)預(yù)期的控制效果，達到控制目的。因此，在橋式起重機實際的運行控制期間，若發(fā)現(xiàn)任何不利于生產(chǎn)，影響有效控制的問題，要及時采取相關(guān)的阻止措施，以調(diào)整橋式起重機的運行狀態(tài)，進而改善控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量和水平。升降結(jié)構(gòu)作為橋式起重機的重要組成部分，其速度控制是整個控制系統(tǒng)中不能缺少的部分，因此借助PLC的PID控制模塊，實現(xiàn)對PLC的數(shù)字信息輸入，為變頻器與橋式起重機控制系統(tǒng)的有效配合提高支撐，并利用相關(guān)算法調(diào)整提升結(jié)構(gòu)的運行控制速度。

4 結(jié)論

通過對橋式起重機控制系統(tǒng)的進一步完善，使PLC和變頻器技術(shù)在實際工作中的更加完美的配合，提高整個機器設(shè)備的性能，令橋式起重機在物體的提升、移動以及改變物體方向上更加有效精準。同時，二者的配合減少了設(shè)備啟動時電流的強烈沖擊，具有良好的控制效果。在操作中，先進的變頻器速度控制系統(tǒng)與PLC控制技術(shù)相結(jié)合，有效地控制了橋式起重機，大大提升了工作效率。

參考文獻：

[1]李媛春.橋式起重機參數(shù)化設(shè)計[D].武漢理工大學，2010：36-47.

[2]李秀忠.PLC在門座式起重機控制電路中的應(yīng)用[J].煤礦機械，2004（01）：97-99.

[3]王軍偉.PLC變頻調(diào)速在橋式起重機中的應(yīng)用[J].機械工程與自動化，2011（02）：196-197.