一、引言

為解決傳統(tǒng)橋式起重機(jī)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的能耗過高、運(yùn)行效率低下、低速啟動(dòng)力矩較小等幾個(gè)問題，可采用變頻調(diào)速技術(shù)來進(jìn)行改善。隨著計(jì)算機(jī)與電子元件的技術(shù)的日益成熟，也極大地推進(jìn)了電氣傳動(dòng)和自動(dòng)化領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。這里面，作為變頻技術(shù)最具有代表性的產(chǎn)品 變頻器（以下簡稱VFD）與可編程控制器在獲得了眾多用戶的肯定作用下也得到了廣泛的應(yīng)用，這也為PLC控制的變頻調(diào)速技術(shù)在橋式起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、傳統(tǒng)橋式起重機(jī)的缺點(diǎn)

傳統(tǒng)橋式起重機(jī)的電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

1、橋式起重機(jī)的運(yùn)行環(huán)境惡劣，并且需要頻繁的運(yùn)行，因此電機(jī)以及所串電阻燒損和斷裂故障頻繁出現(xiàn)。

2、繼電器與接觸器組成控制系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，操作繁復(fù)，導(dǎo)致故障率較高。

3、由于轉(zhuǎn)子串電阻在調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性較軟，而且會(huì)在負(fù)載變化影響轉(zhuǎn)速，調(diào)速效果不理想。同時(shí)所串電阻長期發(fā)熱，電能浪費(fèi)大，效率低。要從根本上解決這些問題，只有徹底改變傳統(tǒng)的控制方式。

三、系統(tǒng)硬件構(gòu)成

橋式起重機(jī)大車、小車、主鉤，副鉤電機(jī)都需獨(dú)立運(yùn)行，大車為兩臺電機(jī)同時(shí)拖動(dòng)，所以整個(gè)系統(tǒng)有5臺電機(jī)，4臺VFD傳動(dòng)，并由4臺PLC分別加以控制。

橋式起重機(jī)大車、小車、副鉤、主鉤電機(jī)運(yùn)行通過各自的PLC控制，大車、小車、副鉤、主鉤電機(jī)都運(yùn)行在電動(dòng)狀態(tài)，控制過程基本相似，VFD與PLC之間控制關(guān)系在硬件組成以及軟件的實(shí)現(xiàn)基本相同，而主鉤電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)處于電動(dòng)、倒拉反接或再生制動(dòng)狀態(tài)，VFD與PLC之間控制關(guān)系在硬件組成以及軟件的實(shí)現(xiàn)稍有區(qū)別。

控制小車電機(jī)的VFD與PLC控制原理圖

PLC控制的橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖

1、PLC：

完成系統(tǒng)邏輯控制部分控制電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等控制信號進(jìn)入PLC，PLC經(jīng)處理后，向變頻器發(fā)出起停、調(diào)速等信號，使電機(jī)工作，是系統(tǒng)的核心。

2、VFD：

為電機(jī)提供可變頻率的電源，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速。

3、制動(dòng)電阻：

起重機(jī)放下重物時(shí)，由于重力加速度的原因電機(jī)將處于再生制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要反饋到VFD直流電路中，使直流電壓不斷上升，甚至達(dá)到危險(xiǎn)的地步。因此，必須將再生到直流電路里的能量消耗掉，使直流電壓保持在允許范圍內(nèi)。制動(dòng)電阻就是用來消耗這部分能量的。

通過利用PLC控制變頻調(diào)速，橋式起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的各檔速度、加速時(shí)間和制動(dòng)減速時(shí)間都可根據(jù)現(xiàn)場情況通過變頻器快捷設(shè)置，調(diào)試便捷。負(fù)載變化時(shí)，各檔速度基本不變，調(diào)速性能好。若是改造原有系統(tǒng)，大小車電機(jī)仍可采用原有的繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)，將轉(zhuǎn)子繞組引出線短接，去掉電刷和集電環(huán)，節(jié)省更換電機(jī)的費(fèi)用。