原系統(tǒng)分析
橋式起重機(天車)是一種用來起吊、放下和搬運重物、并使重物在一定距離內(nèi)水平移動的起重、搬運設(shè)備，在生產(chǎn)過程中有著重要應(yīng)用。鄭州北車輛段5噸橋式起重機，原設(shè)備電氣驅(qū)動系統(tǒng)分為起重機升降、小車、大車三部份。其中起重機升降由一臺13kW的繞線式異步電動機驅(qū)動，大車由兩臺4kW繞線式異步電動機、小車由一臺2.5kW繞線式異步電動機驅(qū)動。在原傳動控制中，采用轉(zhuǎn)子串接電阻的調(diào)速方式。由于工作環(huán)境差，粉塵和有害氣體對電機的集電環(huán)、電刷和接觸器腐蝕性大，加上工作任務(wù)重，實際過載率高，沖擊電流偏大，容易造成電動機觸頭燒損、電刷冒火、電動機及轉(zhuǎn)子所串電阻燒損和斷裂等故障，影響現(xiàn)場生產(chǎn)和安全，工人維修量和產(chǎn)生的維修費用也很高。并且原調(diào)速方式機械特性較差，調(diào)速不夠平滑，所串電阻長期發(fā)熱浪費能量。
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本次改造的起重機采用PLC和變頻器技術(shù)，以程序控制取代繼電器----接觸器控制，交流電動機調(diào)速方式采用變頻調(diào)速，進而實現(xiàn)了起重機的半自動化控制。
改造方案
交流電動機的調(diào)速方式很多，針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，綜合各種性能最佳者為變頻調(diào)速方式。
1、拖動系統(tǒng)
a、電動機選型
大車與小車用電動機可選用普通的籠型轉(zhuǎn)子異步電動升降用電動機由于要求比較高，應(yīng)選用變頻專用的籠型轉(zhuǎn)子異步電動機。原設(shè)備系統(tǒng)采用的是繞線式異步電動機，出于經(jīng)濟方面的考慮，通過短接轉(zhuǎn)子回路也能進行使用。
b、調(diào)速方法
采用具有矢量控制功能的變頻調(diào)速系統(tǒng)。變頻后轉(zhuǎn)速可以分檔控制，一般采用6段速度運行，從低到高自由切換。
c、制動方式
采用再生制動、直流制動和電磁機械制動相結(jié)合的方法。首先，通過變頻器調(diào)速系統(tǒng)的再生制動和直流制動把運動中的大車、小車和起重機的速度迅速而準確地降到零(使它們停止) ；對于起重機，常常會有重物在半空中停留一段時間（如重物在半空中平移），而變頻調(diào)速系統(tǒng)雖然能使重物靜止，但因設(shè)備容易受到外界因素的干擾（如在平移過程中常易出現(xiàn)的瞬間斷電），因此，利用電磁制動器進行機械制動仍然是必須的。
2、變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制要點
橋式起重機拖動系統(tǒng)的控制動作包括大車的左、右行走及速度檔位；小車的前、后行走及速度檔位；起重機的升、降及速度檔位等。所有這些，都可以通過PLC進行無觸點控制。
橋式起重機控制系統(tǒng)中需要引起注意的是關(guān)于防止溜鉤的控制。在電磁制動器抱住之前和松開之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止狀態(tài)下滑的現(xiàn)象，稱為溜鉤。
防止溜鉤的控制需要注意的關(guān)鍵問題是：
■ 電磁制動器在通電到斷電（或從斷電到通電）之間是需要時間的，大約0.6秒（視型號和大小而定）。因此，變頻器如過早地停止輸出，將容易出現(xiàn)溜鉤。
■ 變頻器必須避免在電磁制動器抱閘的情況下輸出較高頻率，以免發(fā)生“過流”而跳閘的誤動作。
為此，具體控制方法如下：
a、重物高空停止的控制過程
■ 設(shè)定一個“停止起始頻率”fBS，當變頻器的工作頻率下降到fBS時，變頻器將輸出一個“頻率到達信號”，發(fā)出制動電磁鐵斷電指令；
■ 設(shè)定一個fBS 的維持時間tBB，tBB長短應(yīng)略大于制動電磁鐵從開始釋放到完全抱閘所需要的時間；
■ 變頻器將工作頻率下降至零。
如圖1所示。
圖1： 重物高空停止的控制過程 b、重物升降的過程
■ 設(shè)定一個“升降起始頻率”fRD，當變頻器的工作頻率上升到fRD時，將暫停上升。為了確保當制動電磁鐵松開后，變頻器已經(jīng)能控制住重物的升降而不會溜鉤，所以，在工作頻率達到fRD的同時，變頻器將開始檢測電流，并設(shè)定檢測電流所需要的時間tRC；
■ 當變頻器確認已經(jīng)有足夠大的輸出電流時，將發(fā)出一個“松開指令”，使制動電磁鐵開始通電；
■ 設(shè)定一個fRD的維持時間tRD，tRD的長短應(yīng)略大于制動電磁鐵從通電到完全松開所需要的時間；
■ 變頻器將工作頻率上升至所需頻率。
如圖2所示。
圖2 ：重物高空升降的控制過程
