40吨固定式起重机电控系统改造

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本文以电气控制系统改造为题，进行一些探讨与分析，进行改造的起重机的机构主要分为：起升，变幅，旋转三大部分，但是不能行走，这样在生产中带来不便, 它的主要电气控制元件使用继电器和交流接触器。因为各机构电动机功率相当大，原系统采用了转子串电阻进行降压起动，调速也是通过切除转子所串电阻进行调速。转子串电阻方式调速范围窄，很难达到集装箱低速着地的要求。由于该机使用频率高、线路复杂、接头触点多、耗电量大、起动电流大等原因造成需经常更换交流接触器，导致故障率高，使该机存在运行质量低等弊端。这次改造中，主要是对起升、变幅、旋转三大机构的电控系统进行改进，并增加大车行走控制系统。在这次改造中整机的电气控制系统由我负责安装与调试。

我公司是外运系统中的一个仓码公司，以集装箱装卸业务为主，大型起重机装卸机械是我司主要的生产工具。随着我司业务的发展，一些旧设备日渐跟不上生产需要，必须对其进行改造，使其发挥最高效能。现我司有四台龙门吊及三台40吨固定式起重机，为了提高生产能力，促进我司的发展。在2003年10月我司对自编为3号的GQ4024集装箱固定式起重机进行改造，将其改造成MQ4035轨道式门座起重机，改造后提高了控制系统的自动化程度，简化操作，大大地提高了工作效率及方便了装卸船作业。下面分三部分对改造后电气系统进行叙述。

一、控制系统硬件配置

该机改造后的控制硬件配置主要由操纵手柄、PLC、变频器、电动机及其它电

气单元组成。

我们采用日本欧姆龙PLC与日本安川变频器，取代了原有的电气元件。我利用PLC代替了继电器逻辑控制，使可靠性大为提高，用变频器调速解决了电机转子串联电阻调速存在的起动电流大、电气元件故障率高、调速范围窄的问题。

二、PLC控制系统

(1)PLC选择

PLC是通过监视输入信号和提供输出信号进行工作的，根据原系统现场输入，输出信号的作用及数量，结合改造要求选择PLC型号规格。通过对本机工况的了解，实际需要输入点84个，输出点需要40个。可选用欧姆龙C200HE系列PLC，输入模块选用IA222，16个点，输出模块选用OC225，16个点，但是考虑输入或输出点寿命的问题及日后系统扩展的需要，故实际中使用6个输入模块共96点，4个输出模块共64点。这样可以大大满足日后要求。

（2）PLC输入 输出`模块化（I/o图）设计

为了直观，看图方便，使用每一个模块分组设计，如咐图纸MQ4035―C2至MQ4035―C12所示。第一二组模块作为起升、行走、变幅、回转操纵手柄信号输入点，第三、四、五、六组作为各机构运行电路条件，保护限位，及机构保护回检测电路的信号输入点。第七、八组模块作为起升、行走、变幅、回转档位信号输出点。第九、十组模块作为中继及指示灯信号输出点。这样需要更换模块也比较方便。

（3）PLC软件的使用
PLC程序采用欧姆龙CX-Programm versin3.0软件程序来编写的，此软件可以分不同项目名称来进行编写的，项目分为：电源、起升、变幅、旋转、行走五部分编写，这样看起来比较直观，而且我们维修中也相当方便。具体梯形图请看咐梯形图纸的各部分程序。

三、变频器调速系统

在装卸作业中，机械是由电动机拖动运转的，电动机的运行总是和其各个机构联在一起的，电动机和工作机构两者之间的机械活动构成了一个机电运行整体，在选用变频器调速时考虑电动机特性与实际各机构中的应用。因本起重机有四个运行机构，不同的机构需选择各种不同功率的变频器。我们选择了日本安川公司VARIPEED―616G5系列高性能变频器。下面将具体从起升机构叙述变频器的控制原理，其它机构变幅、旋转、行走与起升基本相同。

（1）起升机构

在起重机中，其核心是起升机构，它是个位能变动性负载，因此，要求系统具有良好的动态性能，这样才能使货物平稳，安全可靠。如果利用原有绕线式电动机使用变频调速控制是很难满足条件的，故此电动机必需更换成更具有优越性，高性能的变频专用电动机，选用了132kw电动机，故选用型号为CIMR-G5A4185变频器。带PG―B2速度反馈卡进行闭环矢量控制，系统具有足够的硬度和良好的低频转矩特性。即使在０ＨＺ电动机也能以１５０％额定转矩输出，且速度控制精度达到１：１０００。因采用了变频器控制，制动器的松闸和抱闸都由变频器给出的信号来控制，采用闭环控制后，变频器中加了ＰＧ―Ｂ２。