天车电气控制系统改造
摘 要：针对天车使用过程中，继电器-接触器控制系统的可靠性差、故障率高、维护困难、电器元件损耗大的问题进行分析，通过采用了PLC代替继电器-接触器控制，将变频器代替电动机转子串频敏电阻器的调速方式，对天车进行改造，效果显著，解决了实际问题。
关键词：天车 PLC 变频器 电动机
前言：天车是一种用来起吊、放下和搬运重物、并使重物在一定距离内水平移动的起重、搬运的设备，在生产过程中有着重要应用。它是由大车、小车、减速机、电动机、控制系统等设备构成。它的运转情况直接影响到正常生产，甚至涉及到工人的人身安全。
一、天车常见问题
1、起动时电流对电网冲击大，电能浪费严重。
2、设备使用寿命缩短，安全系数较差，运行可靠性低。
3、容易造成电能的浪费。
4、起重机工作量大，切换十分频繁，触头容易烧坏。同时因工作环境恶劣，转子回路串接的铜电阻经常烧坏、断裂。设备故障率比较高，维修工作量比较大。
5、升降电动机有时会受力不均匀，易过载，直接造成电机损坏或者钢丝绳断裂。
6、起重机经常性的反复操作，终处于大电流工作状态，降低了电器元件和电动机的使用寿命。
7、起重机工作的协调性主要靠操作人员的熟练程度。劳动强度大，容易疲劳和误操作。
针对以上不足，本次改造的起重机采用PLC和继电器----接触器控制，电动机调速方式采用变频调速，可实现了起重机的电气自动化控制。
二、改造方案
交流电动机的调速方式很多，综合各种性能最佳者为变频调速方式。
（一）拖动系统
1、电动机选型：
大车与小车所用电动机选用普通的笼型转子异步电动机即可， 升降用电动机，应选用变频专用的笼型转子异步电动机。
2、调速方法
目前国际上最先进的就是变频调速。变频后转速可以分档控制，改进中对主钩电动机可采用分几段速度运行，从低到高逐步切换，这样，就能有效的防止了电动机的全矩启动。
3、制动方式
（二）采用再生制动、直流制动和电磁机械制动相结合的方法。
1）首先，通过变频器调速系统的再生制动和直流制动把运动中的大车、小车和起重机的速度迅速而准确地降到0；
2）对于起重机，常常会有重物在半空中停留一段时间，而变频调速系统虽然能使重物静止，但因设备容易受到外界因素的干扰，因此，利用电磁制动器进行机械制动仍然是必须的。
（三）变频调速系统的控制要点
天车拖动系统的控制动作包括：大车的左、右行走及速度档位；小车的前、后行走及速度档位；起重机的升、降及速度档位等。所有这些，都可以通过程序PLC进行无触点控制。
天车控制系统中需要引起注意的是关于防止溜钩的控制。在电磁制动器抱住之前和松开之后的瞬间，极易发生重物由停止状态下滑的现象，称为溜钩。
防止溜钩控制需要注意的是：
1）电磁制动器在通电到断电（或从断电到通电）之间是需要时间的，因此，变频器如过早地停止输出，将容易出现溜钩。
2）变频器必须避免在电磁制动器抱闸的情况下输出较高频率，以免发生“过流”而跳闸的误动作。
三.采用变频调速的优点
1.变频器调速系统的保护功能强
1）变频调速以其体积小、通用性强、动态响应快、工作频率高、保护性能完善、可靠性好、使用方便等卓越的性能而优于以往的任何调速方式；
2）使用变频器，可以进行电机的软启动，而让电机具有很快的动态响应并且实现无级调速；另外对电机的一些参数做到补偿；对电源|稳压器的缺相、欠压、过压、过流等都能做到很及时很准确的检测而自动采取应变措施保护电机；
2.工作可靠性显著提高
1）电磁铁的寿命可延长
原拖动系统是在运动的状态下进行抱闸的，采用变频调速后，可以在基本停住的状态下进行抱闸，闸皮的磨损可减小；
2）操作手柄不易损坏
原系统的操作手柄因常常受力过大，易损件。采用变频调速后，操作手柄的受力将大大的减小，不容易损坏；
3）控制系统的故障率大为下降
原系统是由于十分复杂的接触器、继电器系统进行控制的，故障率较高。采用了变频调速控制系统后，控制系统可大大简化，可靠性大为提高。
4）节能效果十分显著， 转子回路的采用变频调速系统后，非但外接电阻内消耗的大量电能可以完全节约，并且在起重机放下重物时，还可将重物释放的位能反馈给电源。
5）调速质量明显提高 ，并且调速平稳，能够长时间低速运行，具有很高的定位精度和运行效率。
6）可简化传动链 能进行无级调速，可省去减速箱，使传动链结构简单，设计标准化。
3.PLC的特点：
PLC按控制程序来对起重机各种工况进行协调，并决定其工作状态。工作可靠，扫描速度快，控制灵活。具有体积小，结构紧凑；硬件资源丰富，执行速度高；独特的抗干扰设计，数据的掉电保护功能；板件严格的三防处理，适应恶劣现场环境。
四、效果
针对原控制系统中的不足，经过改造后的变频调速控制系统具有以下几个优点：
1.变频器调速控制系统的保护功能强
2.工作可靠性显著提高，
3.节能效果十分可观
4.调速质量明显提高，具有很高的定位精度和运行效率。
5.可简化传动链，实现进行无级调速，
五、结束语
通过对天车电气控制系统的改造，解决了原设计中存在的问题，实现了安全生产和节能降耗。