榮獲“2005年度工控及自動化領域優秀案例”有獎評選 　三等獎
	寫作心得： 百忙中，接到文章獲獎的喜訊，真是高興萬分！在這寒冷的冬季給我增添了幾分溫暖，倍增我幾份自信，又給節日增添了幾份喜慶。 說實在的在自動化行業磨爬滾打了已有十年之久，水平還是很一般，但這一次，對我來說我是更加有了自信，畢竟我大學時學的是機械專業。 在工控網上我學到了很多知識，也結交了好多朋友。對于他們對自己知識、技能毫無保留的態度我表示由衷的感謝！是我感到了工控網這大家庭的溫暖。今后我將更加活躍在工控網上。 其實對于這件事情來講，說明了一點：工控網真實在實踏實地、兢兢業業地在做自己的工作，下面做工控行業的人成千上萬，能認真的對待每個人發表的文章，對下面每個人來說是一件很感人很激勵人的事情。從這一點最起碼我會更加致力與工控事業的發展，多和大伙交流些經驗、心得。 初次涉如工控網是因為有些問題不能解決，想上網求助。以至于到現在幾乎每天都上網，確實給我的幫助很大。在自己水平不斷提高的同時，免不了也寫一些在工程調試中的心得，將快樂、喜悅的心情與大家共同分享。真心祝愿工控網是我們每一個做工控人的溫暖的家，是技術的源泉，是堅強的后盾，。 針對這件事情，有工控網李工的多次催促，我思索了半天，才寫出了這些，不成敬意，請見諒。雖然字少，但我要表達的卻很多，我只有默默的祝福工控網的所有工作人員在新的一年里工作順利，也祝愿所有的做工控的人員工作順利，事業有成。同時我也希望我在明年能更多的寫一些文章同大家分享。
	專家點評：
	文章結構清晰，語言順暢，表述的內容準確。文中指出了在起重機中尤其是在起升機構中選擇變頻器應注意的問題，對指導起重機械行業如何選好選對變頻器和進一步推廣變頻調速具有很好的實際意義。

摘 要：本文主要講述匯川MD320系列矢量變頻器在鐵路貨場20T門式起重機中的運用，以及PLC、觸摸屏在變頻調速中的靈活應用。
英文摘要: In his paper the Inovance inverter of MD320 seriers applied to 20-t gantry crane and the flexibile uses of PLC and Human-machan interface to very-frequence very-speed are described.
關鍵詞: 變頻器 門式起重機 PLC


一 引言
門式起重機是一種用來起吊、放下和搬運重物、并使重物在一定距離內水平移動的起重、搬運設備，在生產過程中有著重要應用。
傳統的門式起重機調速方法如:繞線轉子異步電動機轉子串電阻調速、晶閘管定子調壓調速和串級調速等，它們共同的缺點是繞線轉子異步電動機有集電環和電刷，要求定期維護，由集電環和電刷引起的故障較為常見，再加上大量繼電器、接觸器的使用，致使現場維護量較大，調速系統的故障率較高，而且調速系統的綜合技術指標較差，已不能滿足工業生產的特殊要求。
交流變頻調速傳動具有以下特點；
A.可以使普通異步電動機實現無級調速。
B.啟動電流小,減少電源設備容量。
C.啟動平滑,消除機械的沖擊力,保護機械設備。
D.對電機具有保護功能,降低電機的維修費用。
E.具有顯著的節電效果。
由于交流變頻調速傳動技術具有上述特點，已開始取代直流調速裝置，成為現代電氣傳動的發展方向。 其調速原理如下: 從電源端輸入三相交流電至變頻器后，經整流濾波變換為直流電，再通過電子開關電路轉換為頻率及電壓均可調的三相交流電，然后經濾波后輸出，作為電動機的輸入電源。
我國起重機開始采用變頻器進行調速控制大約在80年代后期，那時大多是V/F比控制的變頻器，變頻無級調速的平穩性、可控性和節能等特點為交流異步電動機驅動的門式起重機大范圍、高質量地調速提供了全新的方案。它具有高性能的調速指標，可以使用結構簡單、工作可靠、維護方便的鼠籠異步電動機，并且高效、節能，其外圍控制線路簡單，維護工作量小，保護監測功能完善，運行可靠性較傳統的交流調速系統有較大的提高.隨著變頻技術的不斷發展，專業起重機生產企業也把眼光投向這一高技術領域，并針對起重機作業的特點，深入開展變頻調速系統的研究。所以，采用交流變頻調速是門式起重機交流調速技術發展的主流。
其次,PLC的基本、應用指令和觸摸屏的人性化界面設計，使每個操作司機都能夠迅速的適應并掌握本臺車的操作習慣，多達86個操作畫面，及故障信息查詢畫面，使維修人員能夠迅速的查出故障原因并排除。

二 20T門吊的電氣結構
本文針對匯川變頻器和三菱PLC在鄭州鐵路局下屬某貨場20T門式起重機中應用作以介紹:
本起重機額定起重量: 20T, 起升高度: 11米, 起升速度: 10米/秒, 大車速度: 47.9米/秒, 小車速度: 45.2米/秒, 跨度:18米, 有效懸臂6.5米.
主鉤電機 1臺 6極變頻電機 45KW
大車電機 4臺 8極普通異步電機 7.5KW
小車電機 2臺 6極普通異步電機 11KW
一) 電氣系統主要元器件由匯川MD320系列變頻器、三菱FX1N系列PLC、以及天津羅升人機界面構成.
1) 變頻器的選擇
采用變頻器驅動異步電動機調速，通常應根據異步電動機的額定電流來選擇變頻器，或者根據異步電動機實際運行中的電流值（最大值）來選擇變頻器，通常令變頻器的額定電流≥（1.05~1.10）電動機的額定電流或電動機實際運行中的最大電流。而在起重機行業,特別對于起升機構為安全其間,所選電器容量要遠大于設備的額定容量.故在選主鉤電機變頻器時要對其容量進行放大處理.
主鉤電機為6極變頻電機, 3~50Hz范圍內為恒轉矩運行，50~100Hz范圍內為恒功率運行。主鉤變頻器型號為MD320T-75KW
大車電機為8極電機,7.5KW, 大車變頻器型號為MD320T-45KW
小車電機為6極電機,11KW, 小車變頻器型號為MD320T-37KW
PLC 選兩臺60點PLC即FX1N-60MR. 觸摸屏選為PWS-6600 ,
低壓電器全部采用施耐德進口器件.
它的基本框圖如下:


框圖解釋
本電氣系統采用兩個PLC作為整個系統的數據及邏輯處理核心, 主要有以下優點:
a) 使整個系統的程序分為主鉤程序和大小車程序, 便于調試, 將大小車的運行狀態通過編碼程序傳送給PLC0, 進而在觸摸屏上顯示出來.
b) 突出了系統的集中性: 即監視集中, 操作集中, 管理集中
c) 突出了系統的分散性: 即控制分散, 危險分散, 負荷分散
d) 觸摸屏共有80多個畫面組成, 內容包括系統的運行狀態, 速度顯示, 系統測試, 故障頻次記錄, 歷史故障記錄,以及排除方法等.
2 系統布置
系統共有四面柜子組成: 電源柜, 起升變頻柜, 大小車變頻柜, 電阻柜.
起升變頻系統用一臺PLC來控制主鉤變頻器的升降, 并與觸摸屏通訊。如圖:
大小車系統合裝在一臺柜內,共用一臺PLC,其中PLC將大小車的運行狀態, 限位信號等編碼后與起升柜內PLC輸入相連, 這樣就可以在觸摸屏上顯示出來.如圖:
電阻柜由于要吸收掉變頻器的再生能量, 發熱, 溫度比較高,故放在配電房外,為戶外安裝.
為保證柜內元器件的散熱, 每臺柜內都加裝兩臺軸流風機散熱. 同時配電房內也安裝了冷暖空調.
在設計過程中，主要要考慮以下問題:
1) 主鉤在上升或下降時的防溜鉤問題
在電磁制動器抱住之前和松開后的瞬間，極易發生重物由停止狀態下滑而產生溜鉤。在這個問題上主要應考慮變頻器運行時與電磁制動器接觸器吸合的配合時間，若在上升，下降過程中制動器打開過早，易出現溜鉤，打開過晚，變頻器容易報故障，在停車過程中，若抱閘過早，變頻器容易報故障，抱閘過晚易出現溜鉤。所以，解決此問題的關鍵主要有兩點:
（1) 起吊重物停住控制要點
通過設定停止起始頻率,和維持時間 (應大于制動電磁鐵抱閘時間0.6s)，當變頻器的工作頻率下降到時, 變頻器輸出一個“頻率到達信號”，發出制動電磁鐵斷電指令，此時維持一段時間，隨后變頻器工作頻率降為0Hz。
（2) 起吊重物升降控制要點
設定“升降起始頻率 和“檢測電流時間，當變頻器達到的同時，變頻器開始檢測電流，確認電流足夠大，產生的力矩能抵消下降力矩時發出松開指令，使制動電磁鐵開始通電松開抱閘，應大于電磁鐵松開時間。但還有其他參數及機械上的配合。譬如：變頻器的加減速時間, 電磁制動器彈簧的松緊程度等)。
2) 自動轉矩提升設置
大小車因為是一拖多運行,控制方式應選為 U/F控制,適當地提高中頻電壓可以改善低頻特性，提高啟動轉矩; 提高零頻電壓可以加大直流強勵磁，可以有效改善大小車的啟動特性。,其曲線參見下圖:


3) 各傳動機構變頻器的功能參數設置
門式起重機各傳動機構采用的變頻器，其變頻器的功能參數設置如下表中。


4) 能量回饋問題
主鉤變頻器在降頻過程中，或在下放過程中,電動機從電動狀態自動進入發電狀態，電