陳虹潔 魏 超

（煙臺南山學院計算機與電氣自動化學院 山東 龍口 265713）

隨著近年中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，起重機作為一種運輸機械，廣泛應用于工礦企業(yè)、倉庫車站、港口等領域，如今國內(nèi)大型裝卸起重機采用日本安川的電控系統(tǒng)較多，安川變頻器中的CIMR-G7較先進的一系列產(chǎn)品，是一種系統(tǒng)驅動的反相器，為標準型號提供V／f控制和矢量控制。變頻器調(diào)速控制方式可使起重機運動平穩(wěn)、調(diào)速和微動操作性能良好，并且其具有調(diào)速范圍廣、平滑較高、機械特性較硬的優(yōu)點，可以方便地實現(xiàn)恒轉矩或恒功率調(diào)速，整個調(diào)速特性可與直流調(diào)速媲美。從而有效地提高作業(yè)的效率與作業(yè)的安全性。裝卸起重機中的起升機構為最復雜和重要的機構，下面我們主要介紹起升機構。

1 起重機起升工作原理與變頻調(diào)速原理

裝卸起重機的起升機構一般都是由兩臺變頻器分別驅動兩臺電動機，通過一個減速箱驅動兩個卷簡來進行集裝箱的裝卸。

1.1 起升機構的機械特性及工作狀態(tài)

起升機構是起重機最主要的機構，在起升或下降過程重力作用的影響很大，上升時重力作用為阻力負載、下降時則轉變?yōu)閯恿ω撦d，起升機構負載屬恒轉矩負載其值不隨速度的變化而變化。

1.2 變頻調(diào)速控制原理

由變頻調(diào)速控制原理得到改變電動機定子側供電電源頻率 ，即可以改變其同步轉速，實現(xiàn)無級調(diào)速的目的。

1.3 交流電動機調(diào)速

基頻(電機額定頻率)以下調(diào)速時，應盡量保持主磁通不變，這就要求在降低供電電源頻率的同時，也應降低感應電動勢，使電源頻率/感應電動勢等于常數(shù)，這種恒磁通控制屬于恒轉矩控制方式。

2 系統(tǒng)控制方案

2.1 門機起升機構控制系統(tǒng)主要硬件設備

本系統(tǒng)控制主要采用可編程控制器與變頻器相互協(xié)調(diào)來完成起重機的平穩(wěn)控制。

1）變頻專用電動機2臺，型號為安川BDK-IKMU，功率600kW，4P，CONT，750/1 800r.min～1，AC310/420V，1005/1320A。

2）起升電機的冷卻風機2臺，型號為安川FELF-5，功率5.5kW，AC380V。

3）起升制動器分為高速4個和低速2個制動器，型號為高 速 ZPMC YP41-4500-800X30，380V； 低 速 ZPMCSBB365，380V。

4）起升變頻器柜2臺，內(nèi)置YASKAWA全數(shù)字式交流變頻器CIMR-G7B兩套。

5）編碼器4個，其中2個相對編碼器型號為：安川LF-60B-S89A。另外2個絕對值編碼器型號為歐姆龍 MREG64SP062FBC。

6）起重機為改善功率因數(shù)和減少能源消耗采用2套交流電抗器，型號為安川EPJ615540，400V，800kW。

7）起升主令型號為安川 MKLC-03ER-HP6/EG6PAG5C-8。

8）PLC配置。我公司采用日本YASKAWA(安川)公司的全系列專用港機PLC中CP-317系列可編程系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)具體運行情況

1）故障顯示人機交互界面。

2）岸橋通過司機室主令手柄對起升機構、俯仰機構、大車機構進行控制。

3）系統(tǒng)運行方式本系統(tǒng)設有不同的程序段，在進行不同機構運行時調(diào)用不同的程序段，在每個程序段設有故障代碼，對相應故障進行記錄。

3 控制系統(tǒng)特點及優(yōu)越性

3.1 系統(tǒng)特點

1）港口起重機械起升機構的主要技術參數(shù)有最大起升重量和起升速度，它們直接影響整機的起吊能力及裝卸效率。

2）本系統(tǒng)將PLC技術與變頻器技術相結合，采用矢量控制，極大地提高了系統(tǒng)性能，成為生產(chǎn)控制的堅實基礎。

3）安川專用起升電機與普通變頻電機相比，有其優(yōu)越性。

①適應碼頭工作環(huán)境。②電機效率提高。

3.2 系統(tǒng)的優(yōu)越性

1）動態(tài)的高速響應。角速度ω、定子電流I和轉矩T的跟蹤性能良好，響應時間在100ms以內(nèi)。

2）低頻轉矩增大。由于矢量控制變頻器能保持磁通恒定，轉矩與I呈線性關系，故在極低頻時也能使電動機的轉矩高于額定轉矩，甚至在1Hz時，電機也能輸出15O%額定轉矩。

3）控制的靈活性。在系統(tǒng)內(nèi)用不同的函數(shù)發(fā)生器作為磁通調(diào)節(jié)器即可獲得他勵或串勵直流電動機的機械特性。

4）調(diào)速比可達1:50，且啟動停止具有極高的平穩(wěn)性。

5）節(jié)能效果顯著。在矢量控制中控制滑差頻率使電機效率達到最高。

6）實施零速抱閘?？梢匀偈芸販p少抱閘閉合時的振動及抱閘磨損。

7）簡化了電控系統(tǒng)，省去大量接觸器、繼電器，減低了故障率，使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

8）本控制系統(tǒng)由于在碼頭使用，所以在控制柜和電機內(nèi)裝有除霜器，以防止設備的損害，另外在控制柜所在房間加裝有空調(diào)，保障溫度時刻在常溫。

4 結論

從應用效果上看，起升機構是起重機械中最重要的運行機構，通過采用先進的傳感器技術以及穩(wěn)定的PLC控制技術，大大提高了整機的準確性和穩(wěn)定性，其各項性能均達到要求，系統(tǒng)自運行以來一直穩(wěn)定正常。對港口起重裝卸的穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、降低維修成本、減輕工人的勞動強度起著重要作用，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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