PLC与变频器在桥式起重机升级改造中的应用
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摘 要：桥式起重机可以减轻或代替人们的体力劳动，提高生产工作的效率，因而被广泛的应用在社会生产和生活的各个方面中。近年来，随着实际作业复杂程度的加大，对桥式起重机的控制难度也越来越大，综合利用PLC和变频器进行控制能够起到良好的控制效果。PLC可靠性高、电气控制线路简单、故障容易查找，桥式起重机的电气系统变频器通过PLC进行控制，使设备运行更真确可靠，满足工业要求。
关键词：PLC；桥式起重机；控制系统；变频调速
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.040
1 桥式起重机控制系统要求
1.1 桥式起重机介绍及系统控制要求
桥式起重机主要是在工程建设施工时，对沉重的物体进行转移与提升，进而减轻人工劳动，给施工带来便捷，提高工作效率，满足实际工程需要。桥式起重机由升降、旋转、行走、变幅四大机构组成[1]，其中运行机构分为大车运行机构和小车运行机构。小车运行机构主要对起重机的左右运行方向进行控制。在一般情况下，小车的操作机构只要一个电动机就可以实现操作，准确完成操作任务，但小车的运行机构则要求两到四个电动机互相配合，共同实现操作目的，完成搬运任务。在实际运行过程中，由于大车和小车本身质量均比较大，运行过程会产生巨大的惯性，难以实现快速准确控制，因此，为了达到控制效果，通常在桥式起重机上配上制动单元，来实现精准控制[2]。
1.2 设计要求
桥式起重机在实际运行操作过程中，经常伴随着谐波污染现象，严重影响着起重机的正常使用，因此，为解决谐波污染，在控制系统中选择使用了PLC控制技术，以解决这个问题，同时达到控制电流峰值的目的，保护整流二极管，延长其使用寿命。此外，一般在起重机的电源输入端安装断路器，减少或避免逆变器中出现短路现象，保护整个控制系统。
1.3 控制系统基本情况
桥式起重机主要是采用PLC进行系统控制，PLC控制系统又叫做下位机控制系统，工业触摸屏系统又叫做上位机控制系统。在实际运行操作过程中，升降机构主要承受着货物等负载，主副升降机构各配置一个电机，为降低控制成本，在速度控制时，两个电机共同使用一个逆变器进行操作控制，且逆变器选择额定功率较大一些的，方便更好发挥控制效果。此外，依据电机的电流参数、负载率、逆变器的运行速度等来选择确定标准的变频器，供使用控制需要。升降机构在操作控制过程中要选择PG控制模式进行，该模式使PLC可以自动接收发电机编码器发出的各种相关信息，保障准确操作[3]。
2 桥式起重机控制系统中PLC与变频器的联系
PLC和变频器在电气控制系统中有着非常显著的优势，二者相互配合更能够充分发挥彼此作用，桥式起重机的控制系统抓住PLC和变频器的技术优势，有效地增强起重机控制系统的工作质量，改善起重机的工作状态，及时的应对不同施工条件下桥式起重机的作业要求。为了保证PLC和变频器在桥式起重机控制系统充分发挥各自优势，在二者之间建立通信，利用相关联的通信协议进行有效的通信设计，此过程中主要借助MPI接口卡建立二者之间的通信网络，并由此构成具备一定规模的MPI网络。
在实际操作时，PLC要有效的建立起与控制系统内硬件设备的连接，并及时依据现场的施工状况进行必要的优化，以实现PLC与变频器之间的实时连接，满足桥式起重机在不同工况下的实际控制需要。此外，为了实现对桥式起重机的高质量控制，特别对PLC采取了分组式的管理方式，令PLC处于控制系统的同一个区域，方便今后的日常维修、养护、更换。PLC和主机之间建立起的通信协议，能够改善并有效提高整个桥式起重机控制系统的信息交换和应对能力。另一方面，为了改善PLC和变频器的通信沟通能力，全面提高桥式起重机控制系统的精准控制，特选择USS通讯协议作为最主要得框架。依据不同的工况需要对USS通信协议进行编程以达到控制系统互换内部信息的实际需要。一般情况下，在进行编程时选择USS-INIT和USS作为最主要得主通信模块，这两个模块能够较容易的实现各种通信技术参数的有效交互和设置。
3 PLC在桥式起重机控制系统中的作用
PLC是桥式起重机控制系统实现高效精准控制中不可或缺的的重要组成部分，PLC主要借助发送信号并接收信号等形式，实现对桥式起重机运行状态的评定，且PLC借助与继电器和接触器的有效电路连接来调节控制系统，实现桥式起重机的安全稳定运行，满足实际工作要求。因此，为了能够使PLC在桥式起重机控制系统中充分的发挥作用，实现有效精准控制，必须秉承着科学与实用的原则，采取行之有效的方法合理正确的进行PLC设置和PLC模块的选取。
在PLC实际控制使用中，应依据现场实际工况要求不定时的调整相应处理模块，并及时进行必要的模块设置，以实现预期的控制效果，达到控制目的。因此，在桥式起重机实际的运行控制期间，若发现任何不利于生产，影响有效控制的问题，要及时采取相关的阻止措施，以调整桥式起重机的运行状态，进而改善控制系统的控制质量和水平。升降结构作为桥式起重机的重要组成部分，其速度控制是整个控制系统中不能缺少的部分，因此借助PLC的PID控制模块，实现对PLC的数字信息输入，为变频器与桥式起重机控制系统的有效配合提高支撑，并利用相关算法调整提升结构的运行控制速度。
4 结论
通过对桥式起重机控制系统的进一步完善，使PLC和变频器技术在实际工作中的更加完美的配合，提高整个机器设备的性能，令桥式起重机在物体的提升、移动以及改变物体方向上更加有效精准。同时，二者的配合减少了设备启动时电流的强烈冲击，具有良好的控制效果。在操作中，先进的变频器速度控制系统与PLC控制技术相结合，有效地控制了桥式起重机，大大提升了工作效率。
参考文献：
[1]李媛春.桥式起重机参数化设计[D].武汉理工大学，2010：36-47.
[2]李秀忠.PLC在門座式起重机控制电路中的应用[J].煤矿机械，2004（01）：97-99.
[3]王军伟.PLC变频调速在桥式起重机中的应用[J].机械工程与自动化，2011（02）：196-197.
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