门座起重机电控系统变频改造

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1、门座起重机电控系统变频改造摘要：通过对整个系统的控制思路和电气元件的选取来着重介绍交流变频调速技术在门座起重机应用中的优点，并以安川G7系列变频器为例，对2电平控制和3电平控制的优缺点进行了比较，进一步说明新型3电平变频技术的应用对旧式门座起重机变频改造的重要性。关键词：门座起重机；电控系统；变频；改造港口门座起重机(以下简称门机)是港口码头前沿装卸一般散杂货的通用港口装卸起重机，在各海港、内河码头都广泛使用。多数港口的旧门机多采用转子串电阻方式进行有级调速，此方式调速范围窄，速度切换不平稳，因此整机的冲击大、尤其在停

2、车与起动时震动较为厉害，加速了门机钢结构磨损，也使维修量大大增加。近年来随着港口自动化水平的提高，交流变频调速技术在门机中的应用已经越来越普遍。据统计，近几年各港口新配备的门机中已全部加入了变频技术，明显降低了故障率，提高了工作效率。在这种情况下，旧门机电控系统的变频改造就显得尤为迫切。本文以门机电控制系统变频改造为题，探讨分析变频调速技术在门机应用中的优点。1.控制系统硬件配置门机的变频改造主要是对起升(包括支持、开闭)、变幅、旋转、行走等机构的电控系统进行改造。由于各机构电机功率一般较大，进行改造一次性投资过高，所

3、以实际改造中往往根据用户要求进行选择性改造，由于大车部分工艺要求相对简单，改造后效果不是很明显，所以目前国内的旧门机变频改造多采用只改起升、变幅、旋转等机构，也有只改造其中个别机构的。门机变频控制改造硬件配置主要包括司机室操纵台、PLC、主令于柄、机器房PLC、变频器以及电动机、编码器等电气单元的更换更新。某公司门机变频改造多采用美国GEFanucPLC与日本安川G7系列变频器，取代了原有的电气元件。如用PLC代替继电器逻辑控制，提高电气控制的可靠性，用变频器调速替代电机转子串联电阻调速，很好地解决了起动电流大、电气元

4、件故障率高、调速范围窄的问题。2.PLC控制系统2.1PLC选择PLC是门机4个机构的控制中心，是通过采集限位、回馈等现场输入信号，并提供用来控制各执行机构和声光报警设备的输出信号来进行工作的，根据原系统现场输入，输出信号的作用及数量，结合门机控制工艺的改造要求选择PLC型号规格。以秦皇岛港1台10t/33m门机改造为例，通过对该机工况的了解，实际需要输入点102个，输出点56个，可选用GEFanuc9030系列PLC。但是考虑到输入或输出点寿命的问题及系统扩展的需要，故实际使用8个输入模块共128点，5个输出模块共6

5、4点，以便满足日后升级要求。2.2PLC输入，输出模块化(I/O图)设计该设计中，模块按功能布置分组设计。第1S2、1S3、1S4、1S5组模块作为各机构运行条件，限位保护，及机构保护检测电路的信号输入点，第lS6、1S7、1S8组作为起升、行走、变幅、回转操纵手柄信号输入点。第2S1、2S2组模块作为起升、行走、变幅、回转挡位信号输出点。第2S3、2S4组模块作为中继及指示灯信号输出点。2.3PLC软件的使用PLC程序采用GEFanucME4.0软件程序编写，该软件可分不同子程序项目名称进行编程，其中子程序项目按电源

6、、支持、开闭、变幅、旋转、行走和报警等6部分编写，这样既浏览直观，又便于用户维修。3.变频器调速系统在选用变频器调速时，应考虑电动机特性与实际各机构中的应用，起重机的4个运行机构所需的变频器功率均不同。本例采用日本安川公司G7系列高性能变频器，它是具有三电平控制电流矢量控制变频器，是目前世界上唯一采用三电平控制的低压变频器。下面以10t/33m门机变频改造为例，具体从起升机构叙述变频控制原理，其他变幅、旋转、行走机构与起升基本相同，只作简单描述。3.1起升机构起重机的核心是起升机构，装卸散货用门机的起升机构又包括支持和

7、开闭2个机构，控制方式相同，它们均是位能变动性负载。因此，要求系统具有良好的动态性能，这样才能使货物装卸平稳，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比较难满足条件的，故电动机需要更换成更具有优越性，高性能的变频专用电动机。但就目前港口门机的现状，并根据用户要求和从性价比角度考虑，常采用变频调速改造时不更换原电机，仅把绕线电机转子回路短接，去掉了逐级切除电阻调速用的接触器部分，选用变频器控制，也能实现调速的无级和元触点控制。但其性能不如采用高性能变频专用电动机的控制效果好，但能满足用户要求，而且改造成本比较

8、低，投资回报快，在资金允许时再更换变频专用电动机也很容易，只要对电机作一下停止性自学习即可使用。根据原门机设计要求及用户需求，本例中支持和开闭2个机构的电动机选用了90kW变频专用电动机，选配日本光洋TRD-S600B编码器，用作速度控制反馈信号，故变频器选用132kW型号为CIMR-G7A4132安川变频器，配带PG-B2速度反