1， PLC 門(mén)座式起重機(jī)變頻控制方法研究的必要性

根據(jù)港機(jī)設(shè)備使用管理規(guī)定，在正常生產(chǎn)作業(yè)情況下，門(mén)座式起重機(jī)的使用壽 命為 20 年。但目前港機(jī)設(shè)備使用管理出臺(tái)了新型政策，并未規(guī)定門(mén)座式起重機(jī)在 使用 20 年后強(qiáng)制進(jìn)行報(bào)廢。而 PLC 變頻控制系統(tǒng)在門(mén)座式起重機(jī)上的應(yīng)用將會(huì)使 得門(mén)座式起重機(jī)重獲新生，其改造涉及費(fèi)用將大大低于更換新型設(shè)備的費(fèi)用。因 此，為使舊式港機(jī)設(shè)備繼續(xù)為港口碼頭生產(chǎn)作業(yè)服役，在起重機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)狀態(tài)良好 的情況下，將 PLC 變頻控制方法應(yīng)用到舊式門(mén)座式起重機(jī)的電氣控制系統(tǒng)中，對(duì) 其進(jìn)行合理的升級(jí)改造，使得舊式起重機(jī)獲得良好的技術(shù)性能，便成為現(xiàn)代港機(jī)設(shè) 備的一大重要課題。

本次項(xiàng)目的研究對(duì)象為舊式 MQ25-35 型門(mén)座式起重機(jī)，電控系統(tǒng)采用 PLC 程 序控制，四大機(jī)構(gòu)均采用變頻調(diào)速控制。電氣控制系統(tǒng)中加入 PLC 自診斷功能， 更新起升機(jī)構(gòu)的開(kāi)閉控制柜、支持控制柜，更新變幅、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制柜，增加 PLC 控制柜，將各機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)引入 PLC 控制柜內(nèi)，實(shí)現(xiàn) PLC 變頻控制系統(tǒng)的 更新。同時(shí)將各機(jī)構(gòu)的限位保護(hù)加入 PLC 程序控制，安裝故障觸摸屏，對(duì)起重機(jī) 進(jìn)行各機(jī)構(gòu)的故障報(bào)警，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

1.2  變頻控制系統(tǒng)控制的性能要求

根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)需求，考慮舊式起重機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及機(jī)械強(qiáng)度的要求，原 有門(mén)機(jī)的性能參數(shù)如：起升高度、幅度，起升速度，旋轉(zhuǎn)速度、變幅速度等數(shù)據(jù)不 需要做出調(diào)整。起升機(jī)構(gòu)在抓斗及吊鉤工況下的空載及重載速度保持不變。各運(yùn)行 機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)要求如表 2 所示。為保障起重機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，金屬結(jié)構(gòu)的承 載能力，對(duì)于起重機(jī)的各機(jī)構(gòu)主要運(yùn)行參數(shù)均不作出相關(guān)調(diào)整。但電機(jī)速度給定與 力矩要求將會(huì)隨著 PLC 變頻控制系統(tǒng)的引入而使速度變化曲線更加平滑，力矩控 制精度將會(huì)增加，速度控制的響應(yīng)將會(huì)加快。將會(huì)使得各機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，速度曲線

1.3，門(mén)座式起重機(jī)使用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

PLC 門(mén)座式起重機(jī)變頻調(diào)速方法研究設(shè)計(jì)均按照如下標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范執(zhí)行：

1）GB/T3811-2008    《起重機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范》；

2）GB6067.1-2010    《起重機(jī)機(jī)械安全規(guī)程》；

3）GB/T17495-1998    《港口門(mén)座式起重機(jī)技術(shù)條件》；

4）GB/15362-94    《港口門(mén)座式起重機(jī)試驗(yàn)方法》；

5）GBJ232-2003    《電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》；

6）GB/T4026-1992    《電氣設(shè)備接線和特定導(dǎo)線線端的識(shí)別及應(yīng)用通則》；

7）GB/T2728.1-1995    《電器圖用圖形符號(hào)總則》；

8）GB/T14048.4    《低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)》；

9）GB/T18439-2001    《港口起重機(jī)穩(wěn)定性基本要求》；

10）JTJ244-2005     《港口設(shè)備安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》；

11）國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；

12）JT/T79-2008     《港口大型起重機(jī)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》；

13）JT/T93-2008     《港口裝卸機(jī)械電氣設(shè)備安裝及檢測(cè)規(guī)范》；

14）JT2014.2-97    《港口裝卸機(jī)械電氣修理技術(shù)要求》；

15）JT400-1999    《港口門(mén)座起重機(jī)安全規(guī)程》。

1.3 門(mén)座式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)電機(jī)設(shè)備選型

基于安川 PLC 的門(mén)座式起重機(jī)變頻控制方法的設(shè)計(jì)主要由 PLC 控制變頻器， 變頻器給定電機(jī)速度及力矩控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn) PLC 變頻調(diào)速系統(tǒng)。電氣控制系 統(tǒng)應(yīng)采用 PLC 程序控制，起升、變幅、旋轉(zhuǎn)、及行走機(jī)構(gòu)均采用變頻調(diào)速控制 [33]。要求將各類限位保護(hù)列入 PLC 控制范圍內(nèi)，安裝 PLC 故障顯示屏，監(jiān)控門(mén)機(jī) 運(yùn)行參數(shù)與故障診斷。更新起升機(jī)構(gòu)的開(kāi)閉控制柜、支持控制柜，更新變幅、旋轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)控制柜。為提升起升、變幅機(jī)構(gòu)對(duì)變頻調(diào)速的硬度、低頻轉(zhuǎn)矩特性及動(dòng)態(tài)快速 響應(yīng)的要求，起升機(jī)構(gòu)與變幅機(jī)構(gòu)應(yīng)采用閉環(huán)矢量控制，因旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)屬于低速運(yùn) 行，可采用開(kāi)環(huán)矢量控制即可滿足速度控制需求[38]。

關(guān)于變頻調(diào)速控制所需的設(shè)備選型主要涉及：各機(jī)構(gòu)電機(jī)的選型、各機(jī)構(gòu)變頻 器的選型和 PLC 的選型。