門式起重機主要從事煤炭的裝卸業(yè)務，卸船作業(yè)主要依賴橋吊和門機設備。裝卸機械設備狀態(tài)的好壞，直接影響到公司卸船作業(yè)效率。帶斗門機電控設備由于起升、開閉、變幅機構采用繞線轉子異步電機轉子串電阻調(diào)速，這種調(diào)速方法的缺點是調(diào)速電阻發(fā)熱嚴重，導致環(huán)境溫度迅速上升，綜合性能指標差，效率低；異步電機有集電環(huán)和電刷，要求定期維護。再加上大量繼電器、接觸器的使用，導致故障頻繁，維護量大。電氣制動采用渦流電機制動，動態(tài)性能差而且耗能高。傳統(tǒng)系統(tǒng)可編程控制器采用日立八十年代的產(chǎn)品，只能處理簡單的開關量，掃描時間長，導致機械作業(yè)效率低。為此決定對該設備進行全面升級改造，傳動上升級為變頻調(diào)速，控制上升級成現(xiàn)在較先進的PLC 。采用南大傲拓NA系列 PLC在門機上應用后，與原系統(tǒng)相比可帶來以下效益。 

 

1）電動機機械特性變硬，定位精確，可以提高卸船效率。 

 

2）運行平穩(wěn)，起、制動平緩，運行中加、減速時對整機的沖擊減小，安全性提高，延長了機械的使用壽命。 

 

3）拆除渦流制動裝置，電氣制動由變頻器實現(xiàn)，降低了能耗同時也減少了維護量。 

 

4）機械制動在電機速度接近零速時投入，所以機械剎車的制動片壽命大大延長，維護費用下降。 

 

5）將原來的繞線轉子異步電機的調(diào)速電阻拆除；短接集電環(huán)把繞線轉子異步電機當作鼠籠電機使用，節(jié)約了更換電機的成本。 

 

6）交流接觸器大量減少，電機實現(xiàn)無級調(diào)速；避免了因接觸器觸頭頻繁動作而燒毀以及由此引起的電機損壞故障。 

 

7）結合功能強大的PLC以及變頻器自身的保護、檢測、故障報警等功能，可大幅提高電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 

 

8）原 PLC成本高昂，采用南大傲拓NA400PLC價格合理，備件充足，維護方便降低了設備風險。

 

二、帶斗門機的運行特點

 

1）門機在起動時應具有大的起動轉矩，通常超過額定轉矩的150%。 

 

2）當抓斗下降時，電機將處于再生發(fā)電狀態(tài)，其能量要向電源側回饋。 

 

3）起升、開閉機構在抓斗滿載突然打開和由空載挖煤時負載會急劇變化。 

 

4）由于機械制動的存在，電氣制動與機械制動之間存在切換，切換不能平滑完成，時有墜斗現(xiàn)象。 

 

5）變幅機構的變幅巴桿嘴在 35米處和9米處準確停止，在8米處緊急停止。 

 

6）起升、開閉、變幅機構的調(diào)速通過觸點式手柄完成調(diào)速電阻切換，切換時電機電流突變，沖擊較大。

 

三、控制原理　　

 

根據(jù)門機的運行特點，同時為了滿足門機高起動轉矩、低速滿轉矩、快速的轉矩上升時間和抱閘順序控制功能的要求，我們選擇了ABB的ACS600系列直接轉矩控制變頻器，相應地為了與變頻器匹配選擇NA400 PLC及profibus-DP模塊CMM401-0102，用PLC和變頻器組成一個多傳動控制系統(tǒng)。結構簡單、緊湊，占用空間小、維護方便。系統(tǒng)結構如圖一。

 

    圖1

 

在變幅機構（圖二）上為了保證控制精度，準確定位變幅距離，在原來凸輪限位的基礎上加裝了絕對值編碼器和光電感應開關，保證該機構安全穩(wěn)定運行。

圖2.

四、節(jié)能環(huán)保

采用這種控制方案，由于變頻器帶有能量回饋功能，節(jié)能環(huán)保。在抓斗上升過程中將來自供電單元的交流電變成直流電，直流根據(jù)plc的控制指令轉換成交流輸出到電機。在抓斗下降過程中將電機制動產(chǎn)生的能量整流成交流送回電網(wǎng)。抓斗是位能性負載，在下降制動過程中起升開閉電機處于發(fā)電狀態(tài)，實現(xiàn)能量回饋電網(wǎng)，節(jié)電效果明顯。根據(jù)統(tǒng)計按照以上方案的用電情況將比傳統(tǒng)系統(tǒng)省電