1， PLC 門座式起重機變頻控制方法研究的必要性

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

本次項目的研究對象為舊式 MQ25-35 型門座式起重機，電控系統(tǒng)采用 PLC 程 序控制，四大機構(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， 更新起升機構(gòu)的開閉控制柜、支持控制柜，更新變幅、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)控制柜，增加 PLC 控制柜，將各機構(gòu)的控制信號引入 PLC 控制柜內(nèi)，實現(xiàn) PLC 變頻控制系統(tǒng)的 更新。同時將各機構(gòu)的限位保護加入 PLC 程序控制，安裝故障觸摸屏，對起重機 進行各機構(gòu)的故障報警，實現(xiàn)起重機的動態(tài)監(jiān)測。

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，考慮舊式起重機機械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及機械強度的要求，原 有門機的性能參數(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。各運行 機構(gòu)的主要參數(shù)要求如表 2 所示。為保障起重機機械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，金屬結(jié)構(gòu)的承 載能力，對于起重機的各機構(gòu)主要運行參數(shù)均不作出相關(guān)調(diào)整。但電機速度給定與 力矩要求將會隨著 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 制精度將會增加，速度控制的響應(yīng)將會加快。將會使得各機構(gòu)運行平穩(wěn)，速度曲線

1.3，門座式起重機使用設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

PLC 門座式起重機變頻調(diào)速方法研究設(shè)計均按照如下標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范執(zhí)行：

1）GB/T3811-2008    《起重機械設(shè)計規(guī)范》；

2）GB6067.1-2010    《起重機機械安全規(guī)程》；

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

4）GB/15362-94    《港口門座式起重機試驗方法》；

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

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

7）GB/T2728.1-1995    《電器圖用圖形符號總則》；

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

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

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

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

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

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

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

15）JT400-1999    《港口門座起重機安全規(guī)程》。

1.3 門座式起重機變頻調(diào)速系統(tǒng)各機構(gòu)電機設(shè)備選型

基于安川 PLC 的門座式起重機變頻控制方法的設(shè)計主要由 PLC 控制變頻器， 變頻器給定電機速度及力矩控制信號，從而實現(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)、及行走機構(gòu)均采用變頻調(diào)速控制 [33]。要求將各類限位保護列入 PLC 控制范圍內(nèi)，安裝 PLC 故障顯示屏，監(jiān)控門機 運行參數(shù)與故障診斷。更新起升機構(gòu)的開閉控制柜、支持控制柜，更新變幅、旋轉(zhuǎn) 機構(gòu)控制柜。為提升起升、變幅機構(gòu)對變頻調(diào)速的硬度、低頻轉(zhuǎn)矩特性及動態(tài)快速 響應(yīng)的要求，起升機構(gòu)與變幅機構(gòu)應(yīng)采用閉環(huán)矢量控制，因旋轉(zhuǎn)機構(gòu)屬于低速運 行，可采用開環(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：各機構(gòu)電機的選型、各機構(gòu)變頻 器的選型和 PLC 的選型。