PLC-变频器在起重机电控系统中的应用

引言

　　起重行业采用PLC-变频器调速在近几年逐渐得到推广和普及，尤其在大型起重设备上，用PLC程序控制取代传统的继电-接触器控制;用变频调速取代绕线电机转子串电阻调速;用变频电动机或异步电动机取代绕线电机，再配合先进的现场总线技术和人机界面系统，提高了设备控制精度和稳定性，降低了故障率，且节能效果显著，易于检修维护，成为提高企业生产效率的好途径。

　　控制方案

　　某重型机械制造大件分厂，承担着所有大件设备装配、定位、对接等任务，对起重机性能要求很高，所用一台QD250/50t桥式起重机采用了siemens S7-400 PLC、ABB变频器、触摸屏等高性能配置，应用了先进的Profibus现场总线技术、带编码器反馈的直接转距控制方式、及先进的人机界面系统。

　　桥式起重机分为主钩、副钩、大车、小车等四部分.因主起升机构在起重机应用上最为典型，控制也最为复杂，故本章以主起升为例详细介绍其控制方式。

　　1、PLC

　　整个系统以S7-400 PLC作为电控核心，主要有电源模块、CPU、输入输出模块及接口模块等组成。输入模块采集由限位开关、热敏电阻、变频器故障反馈等设备的信号状态;接收主令控制器、按钮开关发出的控制指令，集中在CPU中进行运算，并将程序运算结果通过输出模块和Profibus现场总线传送给接触器和变频器等执行设备，从而驱动电动机、液压抱闸、冷却风机等完成各种生产任务。

　　2、Profibus串行通讯现场总线系统

　　Profibus是一种开放式串行通讯标准，该标准可以实现数据在各类自动化元件之间互相交换。在本系统中以S7-400作为主站，以各机构变频器作为从站，通过DP接口模块和RS485屏蔽双绞线进行数据快速实时交换。

　　设置变频器通讯参数：

　　98.02=fieldbus 激活通迅模块

　　51.01= Profibus-DP 选择现场总线类型

　　51.02=3 设置主升变频器站地址

　　51.03=1500 选择通迅传输速率为1.5Mbit/s

　　51.04=PPO4 选择数据传输类型4(6个过程数据为一个标准块)

　　作为主站的PLC中央处理器从从站读取各种输入状态信息，即从变频器读出主升状态字和实际值，包括变频器准备好、上电应答、运行、转矩验证OK、变频器故障、电动机实际转速等信息;并将各种输出信息写入从站，即将控制字和速度给定写入变频器。包括通讯检测位、来自现场总线的PLC系统的Drive on、来自上位系统的启动信号、故障复位信号及实际频率给定等。使复杂的信号转换、监控、反馈过程全部通过Profibus链的数据传输、和CPU的快速集中处理轻松实现。

　　3、先进的人机界面系统

　　TP270触摸屏和PLC之间也采用Profibus总线进行数据传输与交换，实时地显示和监控各机构的运行状态及电压、电流、转矩、速度等运行参数，并能利用自身故障实时诊断系统对故障现象进行判断，记录故障时的各种参数，这样，操作人员和检修人员就可以全面及时地了解系统的状态，并可按提示的故障信息去检查和维修，达到准确、快速排除故障的效果，真正实现了人机智能化。

　　4、变频调速系统

　　1)起升工况及要求

　　起升机构要求较大的调速比和较硬的机械特性，以适应重物的精确吊装要求;要求有大的起动转矩，优异的动态转矩响应能力，以适应负载突变，保证重载二次起升的能力;必须解决好再生制动状态的能量回馈与处理，以缩短减速停车时间;必须解决好溜钩问题。

　　2)变频功能应用

　　根据起升机构特性和技术要求，变频器采用带测速反馈接口的800系列变频器，配合ACC 7.2专用提升软件，形成闭环直接转矩控制，通过预励磁功能和启动转矩设定,使电机启动瞬间力矩最高可达300%,实现了优异的启动特性.内置制动斩波器，外接制动电阻，使制动过程中的产生的再生能量通过制动电阻得到释放，达到快速制动的目的。使用机械制动控制功能，使电机转矩释放和制动器紧密配合，更好地提高了设备的安全性，承受频繁起动冲击的能力及可靠性也大为增加。