根據白云鐵礦破碎車間檢修1500/300破碎機節約工期的要求，我們研制了QBP交流起重設備變頻調速-PLC控制系統，用于該車間250 t橋式吊車的改造。該控制系統采用無級變頻調速替代傳統的轉子串電阻有級調速，克服了傳統控制方式的缺點；PLC控制方式替代繼電器一接觸器控制方式，控制指令及連鎖關系均由PLC的軟件完成，控制靈活，易于更改，方便易行；用電氣制動替代機械抱閘制動可以減少沖擊。
1、問題的提出
目前國內工礦企業使用的交流吊車（通用橋式吊車或門型吊車及專用吊車）主要由主卷、付卷、大車行走、小車橫行等4部分組成，傳動電機均采用交流繞線式感應電動機，調速采用改變電機轉子電阻來完成，控制方式仍采用傳統的繼電接觸器控制。下面列舉了該控制調速方式存在的缺點。
(1)繼電器和接觸器接點多，動作頻繁，經常出現接點接觸不良或接點粘連，造成電器設備損壞和電機燒毀；
(2)由于時間繼電器或電流繼電器動作頻繁造成動作值不穩定，引起電氣系統故障，導致電器設備和機械設備損壞；
(3)保護功能不齊全，可靠性差；
(4)起、制動不平滑，易引起機械大梁和軌道疲勞損傷；
(5)屬于有級調速，調速不平穩，機械振動大，重物晃動大；
(6)能源浪費嚴重，由于調速采用轉子串電阻的方式，在低速狀態以及下放重物過程中，能源有效利用率不足30%；
(7)電源為強電，易產生安全事故；
(8)操作人員的不規范操作，易使機械軸扭曲，鋼絲繩斷裂；
(9)調速范圍小，在某些場所不能滿足生產或設備檢修對吊車的要求。
2控制原理
首先通過變頻調速系統的再生制動和直流制動把正在運動的吊鉤的轉速迅速而準確地降為零（時間可調），然后進行機械抱閘。
吊鉤控制原理如圖1所示，控制方式均采用可編程序控制器(PLC)無觸點控制。本系統吊鉤采用的調速方法是矢量控制變頻調速。系統采用的制動方法是將再生制動、直流制動和電磁機械制動3種方法相結合。
3、吊車變頻調速控制的改造
應用研制出來的PLC控制設備對白云鐵礦破碎車間吊車進行了變頻調速改造。通過改造，提高’了該系統性能，滿足了白云鐵礦1500/300破碎機檢修對吊車的要求。
3.1可靠性
工作可靠性顯著提高，主要有以下幾個方面：
(1)消除了電動機的薄弱環節：由于用籠型轉子異步電動機取代了原先的繞線轉子異步電動機，從而消除了電刷和滑環等薄弱環節；
(2)制動電磁鐵的壽命可大大延長：原拖動系統是在運動的狀態下進行抱閘。采用變頻調速后，可以在基本停住的狀態下進行抱閘，閘皮的磨損情況將大為改善；
(3)操作手柄不再易損：原系統的操作手柄因受力較大，屬于易損件。采用變頻調速后，操作手柄的受力將很小，不易損壞；
(4)控制系統的故障率大為下降：原系統是由十分復雜的接觸器電器系統進行控制的，故障率較高。采用了變頻調速系統后，控制系統可大大簡化，可靠性大為提高。
3.2節能效果
繞線轉子異步電動機在低速運行時，轉子回路的外接電阻內將消耗大量電能。采用了變頻調速系統后，不但外接電阻內消耗的大量電能可以完全節約，并且在吊鉤放下重物時，還可將重物釋放的位能反饋給電源，節能效果可觀。
3.3調速質量
采用了變頻調速系統后，調速比可達1:50以上，調速精度達±1%，且調速平穩，能夠長時間低速運行，具有很高的定位精度和運行效率，調速質量明顯提高。
4實踐應用分析
白云鐵礦破碎車間250 t吊車提升機構采用變頻調速，并應用可編程序控制器( PLC)進行信號協調和邏輯控制。
4.1 對調速系統的主要技術要求
(1)提升調速比為1:30；
(2)系統在整個調速范圍內，從空載到滿載，必須做到工作正常、運行平穩。各機構正、反向工作的轉換時間應小于5s；
(3)起升機構在不同負載下，各檔轉速在切換時無沖擊現象；額定載荷時各檔位切換時不產生溜鉤現象；
(4)為了提高生產率，空鉤速度比原速度提高
2.5倍，載重時與原速度相同。
4.2系統配置
(1)電機的選型：提升機構為了提高空鉤速度（原速度2.5倍），提高生產率，由原來的10極30 kW繞線式電機改為4級90 kW變頻籠式電機；電磁負載考慮了一定的裕度，既能保證電機在高頻時的過載能力，又能在低頻時有恒轉矩的輸出。
(2)變頻器的選型：提升機構考慮能量回饋普通變頻器的承載能力，選用132 kW變頻器。
(3) PLC選型：采用西門子S7系列PLC。
4.3運行結果
可靠性大大提高，運行以來無任何故障；調速質量明顯提高，運行平穩，機械振動減小；生產率明顯提高，空鉤提升效率是原系統2.5倍，節能效果非常顯著，改造前后的提升系統上升時的電流分別是56 A和23—40 A；提升系統下降時的電流分別為50A和1.6 A；節電率在上升是為28.6%。58.9%，下降時為96.8%。
5、結束語
采用新的QBP交流起重設備變頻調速-PLC控制系統，對白云鐵礦破碎車間吊車進行變頻調速改造，使得設備的可靠性、自動化程度以及運行效率都得到了顯著提高，從而減少了維修費用和運行成本，提高了生產率。
