塔吊性能改进中PLC和变频器的应用

【摘要】

随着国家多安全工作的进一步加强，各行各业都将安全放在工作的首位。而作为建工施工这种危险性较高的地方，更是要加强安全管理，尤其要管理好起重机械。而起重机械的代表塔吊，过去大都使用继电器组来控制多速电机进而调整了电机转速，但是从实践中发现存在着速度不易调整、冲击等缺点，因此就采用了PLC与变频器共同来控制塔吊。本文就是以某种塔机作为例子，使用PLC与变频器来控制电机方法，进而有效的提升了塔吊性能。

【关键词】塔吊性能； PLC ；变频器

Abstract：With the further strengthening of national multi-security work, all walks of life will be safe on the work first. Construction Construction This higher risk of local, but also to enhance safety management, in particular, to manage the lifting machinery. Representatives of lifting tower crane, mostly using the relay group in the past to control multi-speed motor and then adjust the motor speed, but found shortcomings speed difficult to adjust, the impact from the practice on the use of PLC and frequency converter to control crane. This article is some kind of tower crane as an example, the use of PLC and inverter to control the motor method, and thus effectively improve the crane performance.

Key words ：crane performance; the PLC; inverter

中图分类号：TN77 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

前言

塔吊作为建筑行业使用的重要设备，其应用十分广泛。但是在实际使用中，很多塔吊依然使用继电器硬接线的控制系统，这样使用不但不便利而且还存在极大的安全隐患。因此为了改进塔吊性能加强安全策略，就在塔吊控制中应用了PLC与变频器。在这种形势下，探究QTB63塔吊性能改进中PLC和和变频器的应用具有实际意义。

2，PLC和变频器改进塔吊的性能

事实上，QTB63塔吊能够实现三个方向上的运动：垂直起升方向主要是由起升电机来控制；前后的变幅运动且是由变幅电动机进行控制；而左右的回转运动且是由回转电动机实施控制。在实际施工现场，大都要求电动机能够按照多种速度进行运转，进而驱动塔吊能够按照不同速度实施起吊、变幅或回转。而本文研究选择的QTB63塔吊大都是适应多速的电机进行调整，经过继电器组来改变电动机极对数P调整电动机的转速，但是运用了PLC和变频器之后，就是对电机的定子进行调整，调整定子通电的频率f实现调整电动机的转速，改进之后大幅提升了塔吊的性能：

1）使用多速的电动机进行调速时，因为空间、制造等诸多问题，电动机极对数是不能够太多，并且一旦极对数增多了其成本也会相应直线上升，致使可调档位受到限制。但是使用了PLC和变频器之后，就有效的改善了这个问题。根据现场需要，这种方式就能够实现无级调速，有效的改进了前起升与变幅、回转三个方向的运行，其档位的次数依次为3、2、2；改进之后就变为了5、4、3。

2)采用多速的电动机控制时，因为档位转换大都是硬性转化，没有对速度进行过滤，这样极易产生出冲击，影响到电动机的寿命，同时也会影响到塔吊的安全。但是采用PLC和变频器之后，档位转化之中就有一个速度过滤，因此这个速度过滤器的存在，就能够有效的避免硬性冲击塔吊，大幅度提升了塔吊的性能。

3）使用多速电动机进行控制时，因为使用了继电器组，就极难实现塔吊复杂功能，比如过载、超重、报警以及操作等各个方面，在塔吊之中使用PLC和变频器之后更让处理更加详细，简化操作，并且还降低了操作塔吊人员的要求，加强了安全性。

4）使用多速电动机调速时，为了确保安全就将最高转速定死，根本就不能够更改。应用上了PLC和变频器之后有效的改进了塔吊，具体操作就是在起升部分加设了超高速的空构档，当起重重量低于300kg就开始动作，并且以工频超过75HZ的频率驱动相应电动机动作，让空钩之时能够更快速度动作起来，有效的降低了动作时间。

3，PLC和变频器在塔吊上的应用

本研究案例中使用了OMORON C200H PLC,3槽CPU机架，采用了2个I/O模块与1个MAD01模拟量的I/O单元。

①分配I/O点

本研究之中的输入单元使用了直流ID212的模块，安装于第0槽开始，分配的单元字为IR000，而输出单元且使用了触点输出OC225单元模块，安装于第1槽，分配单元字为IR001，各个按键分配出的I/O点的编号。

②模拟量I/O单元

该模块是安装在第4槽上，本文所用的模块具有2个输出通道与2个输入通道。起输入通道的信号范围：1到5V、0到10V、-10到10V、4到20mA；其输出的通道信号范围是：1到5V、0到10V、-10到10V、4到20mA。在使用之前，必须要对模拟量I/O单元进行相应的设定。

其一，设定与硬件接线模拟量I/O单元；对该模块进相应的设定之时，就要先把PLC上的电源关掉，之后将旋转开关旋转到0的位置。一般为该模块分配CPU工作地址是：IR100-109，DM1000-1009。将十六位制数送入到DM之后，就要关掉电源之后再加点才能够正常运行。

同时在电动机启动之时就会把转速传感器模拟输出的结果写入到DM0002之中，实施连接之时，就会把电阻应变式的传感器模拟信号输出并转换到DM0003之中。其速度传感器是输入通道1，而输入通道2且是被转矩传感器使用。

其二，转换数据；实施模拟量的控制时，大都是依据522rps与M作为标准，把A/D之间的转换和其比较得出结果实施判断，根据判断来决定是不是要采取控制动作，当达到522rps之时就要实施Y连接断开，但是大于了M之后就要将起升的电动机断开。

4，塔吊中应用PLC和变频器的改进

对于塔吊而言，永远处于重要地位的就是安全。本文对QTB63型塔吊进行变频改造实施过程中，均是将安全放在首位的。之后才是考虑到操作上简化，进而降低对操作人员自身素质技能要求。除了使用变频系统之外，还另外加设了一套安全系统，对变幅的起吊范围、风速、起重重量以及检测起重力矩，还要和变频调速系统实施有机结合起来，进一步提升系统安全性能。

因为塔吊使用的异步电动机没有自锁的功能，当停止运行之时就不会输出转矩了。如果不在电路中加设制动单元，塔吊上吊挂重物就会自动朝下滑，必然出现事故，因此必须要在该塔吊上的三个电动机上加设制动电机或制动单元。为了能够对停止工作或者意外断电之后，吊挂重物不会自己滑下来，还是该塔吊上加设了断电液压制动控制单元。

同时还将操作手柄连接到PLC输入端端口上，一旦操作手柄发送了档位信号，那么PLC就会发送出相应开关输出信号，并且将制动器进行复位，变频器就会依据PLC输出进行自动调整频率，进而控制电动机转动。一旦操作手柄被复位之后，变频器就会停止输出，而且要按照一定曲线减速来减低对于塔吊产生的冲击，等减速完成之后，就会导通开关信号，当这个信号被PLC检测到之后，就会输出Y3，让制动器吸合，就会将电动机锁死。

5，结束语

事实上，塔吊变频改进系统并没有达到尽善尽美，还有必要进一步进行改造；比如现在很多塔吊已经使用了无级调速，这种方式在技术上完全得到解决，且是实际使用中也正在广泛。同时随着发展，遥控塔吊也正在逐步变为现实。从上面的各种阐述可以看出，塔吊中使用了PLC和变频器之后，有效的改善了塔吊多种性能，进一步确保了塔吊操作的安全性与高效性。

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