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摘 要：桥式起重机可以根据实际应用需求在厂房内或者是露天环境下进行作业，应用范围也十分广泛，但是目前的电气设计中存在一定的限制性因素，因此设备故障现象频繁发生，而对电气进行改造就可以优化设备结构、减少设备磨损、降低故障发生频率，促使工作效率得到稳步提升。
关键词：PLC与变频器；桥式起重机；电气改造
桥式起重机由于功能优势被广泛的应用于工业生产中，虽然该设备可以配合工作目标进行高强度运转，并能够适应强大的工作压力，但是一旦桥式起重机由于受到故障等因素影响不能正常运行，将会直接导致工业生产活动的终止，更严重的还会对机械本身造成一定伤害，更威胁着工作人员的生命安全。当前的桥式起重机由于运转频率及任务较重，因此以往的继电控制及串电阻调速已经不能满足应用需求，对设备电气系统进行改造是极其重要的。
一、电力系统的基本情况表述
桥式起重机是在厂房内配合完成生产工作的，因此厂房内的起重机的存在意义为：通过物理角度分析，它可以将液态铁调配至具有一定温度标准的电炉内，并在其进行物理转变时废弃的钢材料以及合金类物质加入其中，达到对其进行品质合成就温度催化的目的；液态铁是比较纯净的单质铁，熔合温度高达一千度以上，并且吸收热量较快，而热量的发散却比较慢，因此当炉内液态铁的温度达到出铁标准后，起重机就磨圆的液态铁调至离心设备内进行凝固处理；桥式起重机还可以在厂房内的其他设备例如电炉设备进行维护工作时发挥其中作用，促进维修工作的进行。桥式起重机大多采用分别驱动方式，以大车传动系统运行，一般有两台电机，控制起重机的左右平行移动，其控制系统是由凸轮控制器、继电器、接触器等配合配合完成其中任务的，但是这种控制系统中却存在一定问题。
首先，这种依靠电机转子回路内串入不同外接电阻进行调速的控制系统并不是以动力控制为基础的，而是将能源进行转化并完成对转程数量差调节速率的目的，这不仅会浪费大量的能源、以能量转化带动的设备运行效率并不高，功能发挥受到影响、调速程度难以根据实际情况进行大范围的变化、缺乏一定的平滑性。其次，继电器及接触器在进行系统控制过程中，需要进行次数较多的反复转换，这就会造成电流的急速变化，冲击性较大，长期以往接触头就会产生破损现象、而电机及串电阻同样会受到影响频繁发生故障。
第三，由于调速缺乏平滑度，这就会相对减少控制系统中的设备冲撞准备，因此设备在高效运转下的使用期间就会缩短，不仅设备成本增加，更会影响工作效率。第四，由于桥式起重机是电气制动带动系统运行，因此其抱闸停运现象发生于设备运行状态下，这种直接断电并将抱闸抱死的现象虽然会直接导致起动机动作立刻停止，但是对制动器却具有一定磨损，闸皮磨损现象也相当明显。
由于工作环境恶劣，石墨碳粉尘和有害气体对电机滑环、碳刷及接触器损坏较大，加上任务重，操作程序难以保证，冲击电流大，触头消蚀严重，碳刷冒火，电机及转子绕组所串电阻烧损、断裂故障时有发生，平均每月发生较大的故障5次，对生产影响较大，转子串电阻调速，机械特性软，负载变化时，转速也变化，调速效果差，所串电阻长期发热，电能浪费大，效率低，因此要从根本上解决桥式起重机故障率高的问题，只有采用PLC作为主控制装置，采用变频器进行调速。
二、PLC及变频器在桥式起重机电气改造中的应用
1.电气改造的目的及方法
原电气控制由凸轮控制器、接触器及绕线式异步电动机转子串电阻来实现，控制过程复杂，故障率高，严重影响生产，因此为了提高生产效率，降低设备故障发生率，电气控制采用可编程控制器，调速采用变频器来实现。在符合设计要求的基础上，本着减少改造成本的设计思想，尽可能采用原有的设备。电动机原系统为绕线式异步电动机，可以继续使用，不需更换，把原来转子部分的引出线全部去掉，将电刷输出短接即可。为了照顾操作者的驾驶习惯，原来的凸轮控制器和主令控制器仍然保留。用PLC和变频器改造系统控制使交流接触器的数量由原来的10个减少到7个，一样可以达到控制目的，并且比原控制效果更好。
2.PLC的选择及设计
由于PLC具有PLC具有閉锁启动功能，司机在启动设备前必须把主令控制器全部切至零位、进出门的门限开关到位，才能接通主电源。操作主令开关上有设备状态指示屏，显示设备的当前状态及各种故障信息；主、副钩有钢丝绳提升限位、重锤限位、超重限位保护，大车、小车有行程开关保护，各个设备的保护动作只影响设备本身的动作；所有的变频器的故障信号都接入PLC，任何变频器出现故障只影响本拖动的动作；吊钩升降与小车前行和后退、大车左行和右行有操作互锁；主钩、副钩、大车、小车速度由主令开关档位切换，可实现平稳切换。
3.变频器的选择
改造后电气控制系统除保留原凸轮控制器、各电机以及液压抱闸外，各控制柜和各继电器、接触器一律取消，将电机滑环处短接；为了减少平移过程中可能造成的瞬间断电影响，给每一台变频器增加一台进线电抗器。变频器在电机制动时，会出现电机处于再发电运行状态，变频器就需制动电阻耗散这部份能量。由于变频调速系统在重物下降时及电机制动时，会出现电机处于再生发电运行状态，因此需要在变频器直流回路内接制动电阻消耗这部分再生电能，同时使电机的制动能力提高，且使运动中的大、小车和吊钩迅速而准确地将转速降为零。
4.变频调速的控制要点
桥式起重机控制系统中需要引起注意的是防止溜钩的控制，因为在液压抱闸抱住电机之前和松开后的瞬间，极易发生重物由于停止状态下滑而产生溜钩。起重物停住控制要点通过设定停止频率，和维持时间，当变频器的工作频率下降到停止频率时，变频器输出一个“频率到达信号”，发出液压抱闸断电指令，变频器输出定值维持力矩，延时液压抱闸释放，变频器工作频率降为零；起重物升降控制要点设定“升降起始频率”和“检测电流时间”，当变频器到达设定值时，变频器开始检测电流，确认电流足够大，产生的力矩能抵消下降力矩时发出抱闸松开指令，使液压抱闸通电松开。
自动转矩提升设置在调试过程中适当地提高中频电压可以改善低频特性，提高启动转矩；提高零频电压可以加大直流强励磁，可以使电机保持足够大的转矩防止溜钩。设备改造以后经过实际应用，设备的故障率大大减少，工作效率大大提高，可靠性大大增强，损耗大大降低。主要体现在：利用使用方法简单、可靠性高的变频器取代绕线式电动机转子串电阻调速特别需要指出的是，在系统安装调试过程中发现，电磁抱闸打不开，经过分析确定电磁抱闸电源设计有问题。应更改为利用变频器继电器输出常开点，作为PLC输入点控制接触器，由接触器控制电磁抱闸的电源。
参考文献：
[1] 栗小宽.PLC和变频器在桥式起重机中的应用[J].工业技术，2015（05）.
[2] 孙立坤.PLC控制变频器技术在桥式起重机改造中的应用[J].装备制造技术，2012（07）.
[3] 吴炳章.PLC与变频器在桥式起重机控制系统改造中的应用[J].质量管理，2016（06）.
关键词：PLC与变频器；桥式起重机；电气改造
桥式起重机由于功能优势被广泛的应用于工业生产中，虽然该设备可以配合工作目标进行高强度运转，并能够适应强大的工作压力，但是一旦桥式起重机由于受到故障等因素影响不能正常运行，将会直接导致工业生产活动的终止，更严重的还会对机械本身造成一定伤害，更威胁着工作人员的生命安全。当前的桥式起重机由于运转频率及任务较重，因此以往的继电控制及串电阻调速已经不能满足应用需求，对设备电气系统进行改造是极其重要的。
一、电力系统的基本情况表述
桥式起重机是在厂房内配合完成生产工作的，因此厂房内的起重机的存在意义为：通过物理角度分析，它可以将液态铁调配至具有一定温度标准的电炉内，并在其进行物理转变时废弃的钢材料以及合金类物质加入其中，达到对其进行品质合成就温度催化的目的；液态铁是比较纯净的单质铁，熔合温度高达一千度以上，并且吸收热量较快，而热量的发散却比较慢，因此当炉内液态铁的温度达到出铁标准后，起重机就磨圆的液态铁调至离心设备内进行凝固处理；桥式起重机还可以在厂房内的其他设备例如电炉设备进行维护工作时发挥其中作用，促进维修工作的进行。桥式起重机大多采用分别驱动方式，以大车传动系统运行，一般有两台电机，控制起重机的左右平行移动，其控制系统是由凸轮控制器、继电器、接触器等配合配合完成其中任务的，但是这种控制系统中却存在一定问题。
首先，这种依靠电机转子回路内串入不同外接电阻进行调速的控制系统并不是以动力控制为基础的，而是将能源进行转化并完成对转程数量差调节速率的目的，这不仅会浪费大量的能源、以能量转化带动的设备运行效率并不高，功能发挥受到影响、调速程度难以根据实际情况进行大范围的变化、缺乏一定的平滑性。其次，继电器及接触器在进行系统控制过程中，需要进行次数较多的反复转换，这就会造成电流的急速变化，冲击性较大，长期以往接触头就会产生破损现象、而电机及串电阻同样会受到影响频繁发生故障。
第三，由于调速缺乏平滑度，这就会相对减少控制系统中的设备冲撞准备，因此设备在高效运转下的使用期间就会缩短，不仅设备成本增加，更会影响工作效率。第四，由于桥式起重机是电气制动带动系统运行，因此其抱闸停运现象发生于设备运行状态下，这种直接断电并将抱闸抱死的现象虽然会直接导致起动机动作立刻停止，但是对制动器却具有一定磨损，闸皮磨损现象也相当明显。
由于工作环境恶劣，石墨碳粉尘和有害气体对电机滑环、碳刷及接触器损坏较大，加上任务重，操作程序难以保证，冲击电流大，触头消蚀严重，碳刷冒火，电机及转子绕组所串电阻烧损、断裂故障时有发生，平均每月发生较大的故障5次，对生产影响较大，转子串电阻调速，机械特性软，负载变化时，转速也变化，调速效果差，所串电阻长期发热，电能浪费大，效率低，因此要从根本上解决桥式起重机故障率高的问题，只有采用PLC作为主控制装置，采用变频器进行调速。
二、PLC及变频器在桥式起重机电气改造中的应用
1.电气改造的目的及方法
原电气控制由凸轮控制器、接触器及绕线式异步电动机转子串电阻来实现，控制过程复杂，故障率高，严重影响生产，因此为了提高生产效率，降低设备故障发生率，电气控制采用可编程控制器，调速采用变频器来实现。在符合设计要求的基础上，本着减少改造成本的设计思想，尽可能采用原有的设备。电动机原系统为绕线式异步电动机，可以继续使用，不需更换，把原来转子部分的引出线全部去掉，将电刷输出短接即可。为了照顾操作者的驾驶习惯，原来的凸轮控制器和主令控制器仍然保留。用PLC和变频器改造系统控制使交流接触器的数量由原来的10个减少到7个，一样可以达到控制目的，并且比原控制效果更好。
2.PLC的选择及设计
由于PLC具有PLC具有閉锁启动功能，司机在启动设备前必须把主令控制器全部切至零位、进出门的门限开关到位，才能接通主电源。操作主令开关上有设备状态指示屏，显示设备的当前状态及各种故障信息；主、副钩有钢丝绳提升限位、重锤限位、超重限位保护，大车、小车有行程开关保护，各个设备的保护动作只影响设备本身的动作；所有的变频器的故障信号都接入PLC，任何变频器出现故障只影响本拖动的动作；吊钩升降与小车前行和后退、大车左行和右行有操作互锁；主钩、副钩、大车、小车速度由主令开关档位切换，可实现平稳切换。
3.变频器的选择
改造后电气控制系统除保留原凸轮控制器、各电机以及液压抱闸外，各控制柜和各继电器、接触器一律取消，将电机滑环处短接；为了减少平移过程中可能造成的瞬间断电影响，给每一台变频器增加一台进线电抗器。变频器在电机制动时，会出现电机处于再发电运行状态，变频器就需制动电阻耗散这部份能量。由于变频调速系统在重物下降时及电机制动时，会出现电机处于再生发电运行状态，因此需要在变频器直流回路内接制动电阻消耗这部分再生电能，同时使电机的制动能力提高，且使运动中的大、小车和吊钩迅速而准确地将转速降为零。
4.变频调速的控制要点
桥式起重机控制系统中需要引起注意的是防止溜钩的控制，因为在液压抱闸抱住电机之前和松开后的瞬间，极易发生重物由于停止状态下滑而产生溜钩。起重物停住控制要点通过设定停止频率，和维持时间，当变频器的工作频率下降到停止频率时，变频器输出一个“频率到达信号”，发出液压抱闸断电指令，变频器输出定值维持力矩，延时液压抱闸释放，变频器工作频率降为零；起重物升降控制要点设定“升降起始频率”和“检测电流时间”，当变频器到达设定值时，变频器开始检测电流，确认电流足够大，产生的力矩能抵消下降力矩时发出抱闸松开指令，使液压抱闸通电松开。
自动转矩提升设置在调试过程中适当地提高中频电压可以改善低频特性，提高启动转矩；提高零频电压可以加大直流强励磁，可以使电机保持足够大的转矩防止溜钩。设备改造以后经过实际应用，设备的故障率大大减少，工作效率大大提高，可靠性大大增强，损耗大大降低。主要体现在：利用使用方法简单、可靠性高的变频器取代绕线式电动机转子串电阻调速特别需要指出的是，在系统安装调试过程中发现，电磁抱闸打不开，经过分析确定电磁抱闸电源设计有问题。应更改为利用变频器继电器输出常开点，作为PLC输入点控制接触器，由接触器控制电磁抱闸的电源。
参考文献：
[1] 栗小宽.PLC和变频器在桥式起重机中的应用[J].工业技术，2015（05）.
[2] 孙立坤.PLC控制变频器技术在桥式起重机改造中的应用[J].装备制造技术，2012（07）.
[3] 吴炳章.PLC与变频器在桥式起重机控制系统改造中的应用[J].质量管理，2016（06）.