浅谈汇川变频器在货场20T门式起重机中运用

　　一、20T门吊的电气结构

　　本文针对汇川变频器和H2UPLC在郑州铁路局下属某货场20T门式起重机中应用作以介绍：

　　本起重机额定起重量：20T，起升高度：11米，起升速度：10米/秒，大车速度：47.9米/秒，小车速度：45.2米/秒，跨度：18米，有效悬臂6.5米。

　　主钩电机 1台 6极变频电机 45KW

　　大车电机 4台 8极普通异步电机 7.5KW

　　小车电机 2台 6极普通异步电机 11KW

　　电气系统主要元器件由汇川MD320系列变频器、汇川H2U系列PLC、以及汇川人机界面构成。一种电气保护系统包括：与负载串联的一个电阻器和一个继电器、和一个与负载并联且与继电器线圈串联的PTC器件。PTC器件与电阻器热耦合，因而过电流加热电阻器时继电器断开。继电器线圈可借助于RC电路遥控启动。此外还有一个二极管或其它可让电流通过RC网络流至继电器线圈但防止电流反方向流动的电气组件。

　　■变频器的选择

　　在起重机行业，特别对于起升机构为安全其间，所选电器容量要远大于设备的额定容量。故在选主钩电机变频器时要对其容量进行放大处理。

　　主钩电机为6极变频电机，3～50Hz范围内为恒转矩运行，50～100Hz范围内为恒功率运行。主钩变频器型号为MD320T-75KW。

　　大车电机为8极电机-7.5KW，大车变频器型号为MD320T-45KW；

　　小车电机为6极电机-11KW，小车变频器型号为MD320T-37KW；

　　PLC 选两台60点PLC；

　　它的基本框图如下：

　　在设计过程中，主要要考虑以下问题：

　　1）主钩在上升或下降时的防溜钩问题

　　电磁制动器是一种将主动侧扭力传达给被动侧的连接器，可以据需要自由的结合，切离或制动，因使用电磁力来作动，称之电磁离合器，制动器，具有响应速度快，结构简单等优点。使机械中的运动件停止或减速的机械零件。俗称刹车、闸。制动器主要由制动架、制动件和操纵装置等组型号选择，有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。为了减小制动力矩和结构尺寸，制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备（如矿井提升机、电梯等）则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。有些制动器已标准化和系列化，并由工厂制造以供选用。电磁制动器是现代工业中一种理想的自动化执行元件，在机械传动系统中主要起传递动力和控制运动等作用。具有结构紧凑，操作简单，响应灵敏，寿命长久，使用可靠，易于实现远距离控制等优点。

　　在电磁制动器抱住之前和松开后的瞬间，极易发生重物由停止状态下滑而产生溜钩。在这个问题上主要应考虑变频器运行时与电磁制动器接触器吸合的配合时间，若在上升，下降过程中制动器打开过早，易出现溜钩，打开过晚，变频器容易报故障，在停车过程中，若抱闸过早，变频器容易报故障，抱闸过晚易出现溜钩。所以，解决此问题的关键主要有两点；

　　■起吊重物停住控制要点

　　通过设定停止起始频率，和维持时间 （应大于制动电磁铁抱闸时间0.6s），当变频器的工作频率下降到时，变频器输出一个“频率到达信号”，发出制动电磁铁断电指令，此时维持一段时间，随后变频器工作频率降为0Hz。

　　■起吊重物升降控制要点

　　设定“升降起始频率 和“检测电流时间 ，当变频器达到的同时，变频器开始检测电流，确认电流足够大，产生的力矩能抵消下降力矩时发出松开指令，使制动电磁铁开始通电松开抱闸，应大于电磁铁松开时间。 但还有其他参数及机械上的配合。

　　2）自动转矩提升设置

　　大小车因为是一拖多运行，控制方式应选为 U/F控制。适当地提高中频电压可以改善低频特性，提高启动转矩；提高零频电压可以加大直流强励磁，可以有效改善大小车的启动特性。其曲线参见下图：

　　3）加减速时间的切换问题

　　当钩子刚吊着重物，吊绳有松到绷紧直到离开地面的过程中，钩子的称重量由0开始逐渐增加， PLC通过重量限制器输出的信号自动选择工作方式，变频器升速时间也不一样，这就需要一个加减速时间的切换的问题，我们设定空钩的加减速时间为加减速，正常及满钩作业时为第二加减速，当重量达到分界线时自动切换到第二加减速时间，加减速时间要比第二加减速时间短才能适应吊车的快速作业。

　　二、电气特点

　　PLC = Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的部分。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,plc自1966年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。

　　整个系统具有以下功能：

　　1）起升电机工作在闭环矢量模式下，通过旋转编码器信号反馈使在升降重物时对位更；

　　2）PLC控制允许在线编程、在线修改、并对各种故障进行检测；

　　3）PLC通过重量限制器输出的信号自动选择工作方式。

　　三、效果分析

　　通过1年的运行，和本货场老系统（串电阻调速）相比，效果很明显。

　　主要表现在以下方面：

　　1）维护费用大大降低，低压电器，电动机，电刷，电阻的维修率大大降低；

　　2）调速更加平稳，低速时启动转矩很大，司机没必要在吊特别重的货物时先打到高速档；

　　3）系统启动平稳，减少了对减速机、连轴器、钢丝绳的机械冲击；

　　4）也降低了对电网的冲击；

　　5）显着的优点是节约能源，据统计，比老系统节电26%；

　　6）比老系统提高工作效率20～25%。