1， PLC 門座式起重機變頻控制方法研究的必要性

根據港機設備使用管理規定，在正常生產作業情況下，門座式起重機的使用壽 命為 20 年。但目前港機設備使用管理出臺了新型政策，并未規定門座式起重機在 使用 20 年后強制進行報廢。而 PLC 變頻控制系統在門座式起重機上的應用將會使 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備的費用。因 此，為使舊式港機設備繼續為港口碼頭生產作業服役，在起重機機械結構狀態良好 的情況下，將 PLC 變頻控制方法應用到舊式門座式起重機的電氣控制系統中，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性能，便成為現代港機設 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，電控系統采用 PLC 程 序控制，四大機構均采用變頻調速控制。電氣控制系統中加入 PLC 自診斷功能， 更新起升機構的開閉控制柜、支持控制柜，更新變幅、旋轉機構控制柜，增加 PLC 控制柜，將各機構的控制信號引入 PLC 控制柜內，實現 PLC 變頻控制系統的 更新。同時將各機構的限位保護加入 PLC 程序控制，安裝故障觸摸屏，對起重機 進行各機構的故障報警，實現起重機的動態監測。

1.2  變頻控制系統控制的性能要求

根據生產作業需求，考慮舊式起重機機械結構的穩定性及機械強度的要求，原 有門機的性能參數如：起升高度、幅度，起升速度，旋轉速度、變幅速度等數據不 需要做出調整。起升機構在抓斗及吊鉤工況下的空載及重載速度保持不變。各運行 機構的主要參數要求如表 2 所示。為保障起重機機械結構的穩定性，金屬結構的承 載能力，對于起重機的各機構主要運行參數均不作出相關調整。但電機速度給定與 力矩要求將會隨著 PLC 變頻控制系統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，速度控制的響應將會加快。將會使得各機構運行平穩，速度曲線

1.3，門座式起重機使用設計標準

PLC 門座式起重機變頻調速方法研究設計均按照如下標準和規范執行：

1）GB/T3811-2008    《起重機械設計規范》；

2）GB6067.1-2010    《起重機機械安全規程》；

3）GB/T17495-1998    《港口門座式起重機技術條件》；

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范》；

6）GB/T4026-1992    《電氣設備接線和特定導線線端的識別及應用通則》；

7）GB/T2728.1-1995    《電器圖用圖形符號總則》；

8）GB/T14048.4    《低壓成套開關設備標準》；

9）GB/T18439-2001    《港口起重機穩定性基本要求》；

10）JTJ244-2005     《港口設備安裝工程質量檢驗評定標準》；

11）國際電工委員會（IEC）有關標準；

12）JT/T79-2008     《港口大型起重機檢測技術規范》；

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

14）JT2014.2-97    《港口裝卸機械電氣修理技術要求》；

15）JT400-1999    《港口門座起重機安全規程》。

1.3 門座式起重機變頻調速系統各機構電機設備選型

基于安川 PLC 的門座式起重機變頻控制方法的設計主要由 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 PLC 變頻調速系統。電氣控制系 統應采用 PLC 程序控制，起升、變幅、旋轉、及行走機構均采用變頻調速控制 [33]。要求將各類限位保護列入 PLC 控制范圍內，安裝 PLC 故障顯示屏，監控門機 運行參數與故障診斷。更新起升機構的開閉控制柜、支持控制柜，更新變幅、旋轉 機構控制柜。為提升起升、變幅機構對變頻調速的硬度、低頻轉矩特性及動態快速 響應的要求，起升機構與變幅機構應采用閉環矢量控制，因旋轉機構屬于低速運 行，可采用開環矢量控制即可滿足速度控制需求[38]。

關于變頻調速控制所需的設備選型主要涉及：各機構電機的選型、各機構變頻 器的選型和 PLC 的選型。