1、引言

傳統橋式起重機的電力拖動系統采用交流繞線轉子異步電動機轉子串電阻的方法進行起動和調速，繼電―接觸器控制，這種控制系統的主要缺點有：

1.1 橋式起重機工作環境惡劣，工作任務重，電動機以及所串電阻燒損和斷裂故障時有發生。

1.2 繼電―接觸器控制系統可靠性差，操作復雜，故障率高。

1.3 轉子串電阻調速，機械特性軟，負載變化時轉速也變化，調速不理想。所串電阻長期發熱，電能浪費大，效率低。要從根本上解決這些問題，只有徹底改變傳統的控制方式。

隨著計算機技術和電力電子器件的迅猛發展，電氣傳動和自動控制領域也日新月異。其中，具有代表性的交流變頻裝置和可編程控制器獲得了廣泛的應用，為PLC控制的變頻調速技術在橋式起重機拖動系統中的應用提供了有利條件。

2、系統硬件構成

橋式起重機大車、小車、主鉤，副鉤電動機都需獨立運行，大車為兩臺電動機同時拖動，所以整個系統有5臺電動機，4臺變頻器傳動，并由4臺PLC分別加以控制。

2.1 可編程控制器：完成系統邏輯控制部分

控制電動機的正、反轉、調速等控制信號進入PLC，PLC經處理后，向變頻器發出起停、調速等信號，使電動機工作，是系統的核心。

2.2 變頻器：為電動機提供可變頻率的電源，實現電動機的調速。

2.3 制動電阻：起重機放下重物時，由于重力加速度的原因電動機將處于再生制動狀態，拖動系統的動能要反饋到變頻器直流電路中，使直流電壓不斷上升，甚至達到危險的地步。因此，必須將再生到直流電路里的能量消耗掉，使直流電壓保持在允許范圍內。制動電阻就是用來消耗這部分能量的。

橋式起重機大車、小車、副鉤、主鉤電動機工作由各自的PLC控制，大車、小車、副鉤、主鉤電動機都運行在電動狀態，控制過程基本相似，變頻器與 PLC之間控制關系在硬件組成以及軟件的實現基本相同，而主鉤電動機運行狀態處于電動、倒拉反接或再生制動狀態，變頻器與PLC之間控制關系在硬件組成以及軟件的實現稍有區別。控制小車電動機的變頻器與PLC控制原理圖如圖所示。

3、系統軟件設計

要實現對變頻器的控制，必須對PLC進行編程，通過程序實現PLC與變頻器信息交換的控制。編程的重要依據是系統的工作過程。

3.1 橋式起重機小車電動機的工作過程

在駕駛室門及橫梁欄桿門關好后，位置開關SQa、SQb、SQc閉合，緊急開關SB2等符合要求的情況下，速度選擇開關置于零位，按下起動按鈕SB1，接觸器KM通電吸合，三相電源接通。

當速度選擇開關置于正轉速度1時，將三相交流電和電動機接通，1檔速度起動，速度選擇開關置于正轉速度2時，2檔速度運行，一般橋式起重機正反向均有5檔速度，其余與此類似。

速度選擇開關置于零位或由于停電，電動機停止運行。為防止因停電、變頻器跳閘等使拖動負載快速下降出現危險，仍設置有機械制動裝置。

當發生緊急情況時，可立即拉開緊急開關SB2，一方面機械制動將所有電動機制動，另一方面將變頻器緊急停機控制端EMS接通，變頻器將使電動機迅速停車。當電動機過載時，可使熱繼電器的觸點FR接通變頻器的外接保護控制端，使變頻器停止工作。

位置開關SQ1和SQ2裝在小車兩頭。當小車行走到終端時，兩端各有擋塊，撞上位置開關，切斷小車電路，小車電動機停車并制動。

變頻器因發生故障而跳閘后，當故障已被排除、可以重新起動時，按下復位按鈕SB，接通復位控制端RST，使變頻器恢復到運行狀態。

3.2 控制小車電動機的變頻器輸入控制端的安排

一般橋式起重機有五檔速度，所以3個外接開關K3、K4、K5來控制速度信號，達到調節速度的目的（實際可達8檔速度），外接開關狀態與速度的對應關系如下表所示。用戶可自由設定與每檔速度對應的頻率大小。

4、結束語

利用PLC控制的變頻調速技術，橋式起重機拖動系統的各檔速度、加速時間和制動減速時間都可根據現場情況由變頻器設置，調整方便。負載變化時，各檔速度基本不變，調速性能好。若是改造原有系統，大小車電動機仍可采用原有的繞線轉子異步電動機，將轉子繞組引出線短接，去掉電刷和集電環，節省更換電動機的費用。

本文只以小車電動機的控制為例來分析系統的硬件構成和軟件設計。其它電動機制控制原理相同，只是電動機工作狀態和工作過程稍有區別，只需在此基礎上略作修改即可。