1、引言

傳統(tǒng)橋式起重機的電力拖動系統(tǒng)采用交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻的方法進行起動和調(diào)速，繼電―接觸器控制，這種控制系統(tǒng)的主要缺點有：

1.1 橋式起重機工作環(huán)境惡劣，工作任務重，電動機以及所串電阻燒損和斷裂故障時有發(fā)生。

1.2 繼電―接觸器控制系統(tǒng)可靠性差，操作復雜，故障率高。

1.3 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，機械特性軟，負載變化時轉(zhuǎn)速也變化，調(diào)速不理想。所串電阻長期發(fā)熱，電能浪費大，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。

隨著計算機技術(shù)和電力電子器件的迅猛發(fā)展，電氣傳動和自動控制領域也日新月異。其中，具有代表性的交流變頻裝置和可編程控制器獲得了廣泛的應用，為PLC控制的變頻調(diào)速技術(shù)在橋式起重機拖動系統(tǒng)中的應用提供了有利條件。

2、系統(tǒng)硬件構(gòu)成

橋式起重機大車、小車、主鉤，副鉤電動機都需獨立運行，大車為兩臺電動機同時拖動，所以整個系統(tǒng)有5臺電動機，4臺變頻器傳動，并由4臺PLC分別加以控制。

2.1 可編程控制器：完成系統(tǒng)邏輯控制部分

控制電動機的正、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等控制信號進入PLC，PLC經(jīng)處理后，向變頻器發(fā)出起停、調(diào)速等信號，使電動機工作，是系統(tǒng)的核心。

2.2 變頻器：為電動機提供可變頻率的電源，實現(xiàn)電動機的調(diào)速。

2.3 制動電阻：起重機放下重物時，由于重力加速度的原因電動機將處于再生制動狀態(tài)，拖動系統(tǒng)的動能要反饋到變頻器直流電路中，使直流電壓不斷上升，甚至達到危險的地步。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)。制動電阻就是用來消耗這部分能量的。

橋式起重機大車、小車、副鉤、主鉤電動機工作由各自的PLC控制，大車、小車、副鉤、主鉤電動機都運行在電動狀態(tài)，控制過程基本相似，變頻器與 PLC之間控制關(guān)系在硬件組成以及軟件的實現(xiàn)基本相同，而主鉤電動機運行狀態(tài)處于電動、倒拉反接或再生制動狀態(tài)，變頻器與PLC之間控制關(guān)系在硬件組成以及軟件的實現(xiàn)稍有區(qū)別。控制小車電動機的變頻器與PLC控制原理圖如圖所示。

3、系統(tǒng)軟件設計

要實現(xiàn)對變頻器的控制，必須對PLC進行編程，通過程序?qū)崿F(xiàn)PLC與變頻器信息交換的控制。編程的重要依據(jù)是系統(tǒng)的工作過程。

3.1 橋式起重機小車電動機的工作過程

在駕駛室門及橫梁欄桿門關(guān)好后，位置開關(guān)SQa、SQb、SQc閉合，緊急開關(guān)SB2等符合要求的情況下，速度選擇開關(guān)置于零位，按下起動按鈕SB1，接觸器KM通電吸合，三相電源接通。

當速度選擇開關(guān)置于正轉(zhuǎn)速度1時，將三相交流電和電動機接通，1檔速度起動，速度選擇開關(guān)置于正轉(zhuǎn)速度2時，2檔速度運行，一般橋式起重機正反向均有5檔速度，其余與此類似。

速度選擇開關(guān)置于零位或由于停電，電動機停止運行。為防止因停電、變頻器跳閘等使拖動負載快速下降出現(xiàn)危險，仍設置有機械制動裝置。

當發(fā)生緊急情況時，可立即拉開緊急開關(guān)SB2，一方面機械制動將所有電動機制動，另一方面將變頻器緊急停機控制端EMS接通，變頻器將使電動機迅速停車。當電動機過載時，可使熱繼電器的觸點FR接通變頻器的外接保護控制端，使變頻器停止工作。

位置開關(guān)SQ1和SQ2裝在小車兩頭。當小車行走到終端時，兩端各有擋塊，撞上位置開關(guān)，切斷小車電路，小車電動機停車并制動。

變頻器因發(fā)生故障而跳閘后，當故障已被排除、可以重新起動時，按下復位按鈕SB，接通復位控制端RST，使變頻器恢復到運行狀態(tài)。

3.2 控制小車電動機的變頻器輸入控制端的安排

一般橋式起重機有五檔速度，所以3個外接開關(guān)K3、K4、K5來控制速度信號，達到調(diào)節(jié)速度的目的（實際可達8檔速度），外接開關(guān)狀態(tài)與速度的對應關(guān)系如下表所示。用戶可自由設定與每檔速度對應的頻率大小。

4、結(jié)束語

利用PLC控制的變頻調(diào)速技術(shù)，橋式起重機拖動系統(tǒng)的各檔速度、加速時間和制動減速時間都可根據(jù)現(xiàn)場情況由變頻器設置，調(diào)整方便。負載變化時，各檔速度基本不變，調(diào)速性能好。若是改造原有系統(tǒng)，大小車電動機仍可采用原有的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，將轉(zhuǎn)子繞組引出線短接，去掉電刷和集電環(huán)，節(jié)省更換電動機的費用。

本文只以小車電動機的控制為例來分析系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和軟件設計。其它電動機制控制原理相同，只是電動機工作狀態(tài)和工作過程稍有區(qū)別，只需在此基礎上略作修改即可。