港口起重機PLC與變頻控制技術的應用

孫冰正 宋鵬 周健 青島前灣聯合集裝箱碼頭有限責任公司

橋式起重機設備屬于物料搬運、裝設和安裝的設備機械，可以減輕人工勞動強度，全面提升生產效率，因此在多行業領域得以廣泛應用。由于生產作業難度持續提升，加大了起重機設備電氣控制難度，此時就需要應用可編程邏輯控制器，以此提升電氣控制效果。部分學者應用可編程邏輯控制器改造起重機的繼電器控制電路，全面提升設備利用效率。

一、起重機控制系統建設

（一）可編程邏輯控制器選型

在選擇可編程邏輯控制器時，需要充分考慮到使用性能、生產廠家、結構分類的因素，因此決定應用三菱Q 系列可編程邏輯控制器。

橋式起重機運行操作期間，需要應用可編程邏輯控制器處理相關數據信息，以此發揮出良好實時性與處理速度優勢。所以選擇三菱Q 系列的運動控制器，確保電氣控制的有效性。通過可編程邏輯控制器的中央處理器，實現高速順序程序處理，通過運動控制器的中央處理器具，能夠實現高速運行控制，全面滿足橋式起重機設備的控制要求。按照初期設計的輸入與輸出模塊，明確32點輸入模塊和8 點輸出模塊，具體配置如下：1 塊電源，中央處理模塊、數字量輸入/輸出模塊。

（二）可編程邏輯控制器內部邏輯運算原理

可編程邏輯控制器可以通過運行程序實現控制效果，采用掃描方式，借助輸入量采集、程序執行、控制量輸出等方式，以此確保程序運行效益。在邏輯運算期間，需要從第一條指令開始，在跳轉指令和無間斷指令要求下，根據程序存儲地址號碼，并且按照標準順序執行相關命令，直至程序最后一條命令為止。之后再從頭掃描，如此循環。

（三）繪制梯形圖

在編寫程序時，應當按照從左至右、從上至下順序。為了減少程序執行步驟，需要確保程序為上大下小、左大右小。此外，按照橋式起重機的運行要求，必須關注到定時器、內部輔助繼電器、計數器、輸入輸出繼電器的觸電可以多次使用，不需要復雜程序結構減少觸電應用次數。每一行梯形圖都是從左母線開始，從右母線終止。不能將觸點放置在線圈右側。除過步進程序外，所有高級指令、計數器、定時器和線圈都不能和左母線直接相連接。如果任何時候需要執行程序段時，可以通過特殊內部常閉繼電器、無內部繼電器的常閉觸電實現連接。在程序內，不能在同一編號線圈內出現兩次輸出，也不能出現橋式電路。

二、變頻調速的控制原理

變頻器系統的最主要功能便是能將交流電實時的轉化成直流電，其通常都是由主電路和控制電路兩部分組成的，在起重機設備的運行過程中，在變順器的控制作用下直流電壓更加的穩定和安全了、電路運行過程中的電能損耗也是較低的。同時變頻器也可以將各類通用電流轉化成交流電，可以精確的控制整個電路的運轉3 過程，對交流器的控制結構起到了很好的保護作用。起重機電動機技術（是由很多種技術融合而逐步形成的，如電子控制技術、電力電子技術和微電子技術等，工作人員可以更加精確的控制電動機的運行狀態，及時的發現設備的運行問題并及時解決，橋式起重機中基于PLC 控制的變頻調速技術大大提升了各類零部件的協調性，保證了設備的工作效率。

三、變頻調速的控制方法

（一）恒壓頻比控制

作為交流電機電流轉換的主要方式，恒壓頻比控制的技術原理就是通過動態的改變設備的運行參數來及時調整其電力的使用情況，保證電源電壓和轉子磁通是不發生變化的，這樣電路就不會呈現出閉合的狀態。當然在橋式起重機設備應用了基于PLC 的變頻調速技術后可能也會出現定的問題，其中最常見的問題就是設備的運行效率會受到影響，工作人員要根據具體的情況來收集并且分析數據信息。

（二）矢量控制

在橋式起重機設備的運轉過程中，工作人員也可以采用矢量控制技術來實現對電動機的調速控制工作，交流電動機的數學模型應與直流電動機的數學模型類似，借助于相應的變頻調速技術真正的實現直流電到交流電的實時轉化。采用矢量控制這一方法時，工作人員應做到能夠全面了解并掌握橋式起重機變瀕器的相關參數設置情況，降低系統對電機參數的敏感性，不斷的優化設備的調試方法，保證設備的穩定運行，盡可能的避免各類安全問題的出現，從而降低設備的運行成本。

（三）轉差率控制

這種控制方法就是指橋式起重機的變頻器控制系統所形成的一個閉合環路，保證了設備的轉速變化率與其實際的轉速變化率的統性，轉差率控制這種變頻調速的方法更好的保證了系統的穩定運行，卻也易出現動態電流位面平移的情況，系統的整個運行狀態都可能受到影響，所以，通常不會選擇轉差率控制作為設備的變頻調速控制方法變頻器的控制方法，

（四）變極對數控制

為更好的保證電源電壓的恒定性，工作人員采取的主要措施是優化電動機的同步轉速和磁極對數，保證橋式起重機具有良好的運行功能。采用變極對數控制設備時會產生一個變極調數，設備運行后會減少磁極對數，同時會增加同步轉速，這種控制方法的技術原理就是對原始數據進調整并將其作為矢量后，電動機的轉速就能夠被有效控制了。

四、結束語

通過以上的論述，我們對橋式起重機的主要特點變頻測速的控制原理和變頻調速的控制方法三個方面進行了詳細的分析和探討。隨著各類新技術和新工藝的不斷出現，我國的橋式起重機技術也得到了飛速發展，在起重機領城中如果能夠科學的應用基于HLC 的變額調速技術，那么對于保證起重機機械設備的工作效率以及實現我國社會經濟的穩定發展都是具有重要意義的。