塔式起重機(jī)是建筑工地上應(yīng)用得十分廣泛的一種起重機(jī)械，傳統(tǒng)的控制方式多采用交流饒線式電機(jī)串電阻的方法啟動和調(diào)速。由于長期重載運(yùn)行，頻繁正、反轉(zhuǎn)，沖擊電流很大，再加上有些場合工作環(huán)境差，電機(jī)的滑環(huán)、炭刷及接觸器經(jīng)常損壞，接觸器的觸頭燒毀、炭刷冒火、電機(jī)及電阻燒毀現(xiàn)象時有發(fā)生，線路復(fù)雜，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的軸承經(jīng)常需要更換，由于主卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)大多是由兩個電機(jī)工作在一個軸上，高速電機(jī)處于工作狀態(tài)、則低速電機(jī)處于制動狀態(tài)，始終處于一個工作、一個制動的矛盾中，在由快速向慢速轉(zhuǎn)換時機(jī)械沖擊大，經(jīng)常發(fā)生打齒現(xiàn)象，曾經(jīng)出現(xiàn)過貨物已經(jīng)定位，工人已經(jīng)扶住纜繩，再由快速向慢速切換時，發(fā)生打齒現(xiàn)象，慢速電機(jī)制動失靈，非常危險。偶爾也會出現(xiàn)折軸的現(xiàn)象，故障率較高，對生產(chǎn)影響很大，維修量及維護(hù)費(fèi)用也很高。由于異步電機(jī)有著無可倫比的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單堅固、價格便宜、易于維護(hù)，因此采用變頻器拖動三相異步電機(jī)的控制方式取代傳統(tǒng)調(diào)速方式，可以從根本上解決天車故障率高的問題，而且技術(shù)先進(jìn)、節(jié)能顯著，是塔式起重機(jī)理想的傳動控制裝置。 ＊ 起重機(jī)的基本構(gòu)件 　1.大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)：用于拖動整臺起重機(jī)順著工地做“橫向”運(yùn)動，由電動機(jī)、制動器、減速裝置和車輪組成。 　2.小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)：用于拖動吊鉤及重物順著橋架做“縱向”運(yùn)動，也由電動機(jī)、制動器、減速裝置和車輪組成。 　3.提升機(jī)構(gòu)：用于拖動重物做上升或下降的起升運(yùn)動，由電機(jī)、減速裝置、卷筒和制動器組成。大型起重機(jī)（超過10噸）有兩個起升機(jī)構(gòu)：“主鉤”和“副鉤”，通?！爸縻^”和“副鉤”不能同時起吊貨物。 　4.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：拖動橋臂以軸為中心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，由于防止跑偏，通常由雙電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、制動器組成。 ＊ 變頻控制的硬件結(jié)構(gòu)： 　在QTZ起重機(jī)中，起重量為8噸，提升機(jī)構(gòu)采用Y200L-4型異步電機(jī)，功率30KW，轉(zhuǎn)速1500rpm；小車采用Y112M-4型異步電機(jī)，功率4KW，轉(zhuǎn)速1500rpm；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用Y112M-4型異步電機(jī)，功率4KW轉(zhuǎn)速1500rpm，控制系統(tǒng)中，PLC主要功能是接受控制臺的指令，并檢測各種傳感器的信號，執(zhí)行預(yù)先設(shè)定好的程序步驟；變頻器的主要功能是接受PLC指令，按照程序命令調(diào)整電機(jī)的速度。 ＊ 變頻器的選型與設(shè)置： 　由于采用PLC為邏輯控制部件，所以變頻器和PLC通訊時采用開關(guān)量而不用模擬量，SJ300系列使用無速度傳感器矢量控制，具有離線、在線自整定功能，可以對任意三相異步電機(jī)進(jìn)行矢量控制。選型時應(yīng)該根據(jù)負(fù)載情況選大一檔，根據(jù)情況選用SJ300-370HFE、SJ300-055HFE，485通訊接口標(biāo)準(zhǔn)配置，便于滿足將來進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)升級的需要。在要求不高的塔吊中，可以不加速度反饋卡為了保證運(yùn)行精度及運(yùn)行可靠性，電機(jī)速度運(yùn)行應(yīng)該采用速度閉環(huán)控制，電機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測由和電機(jī)同軸的旋轉(zhuǎn)編碼器完成，旋轉(zhuǎn)編碼器采用歐姆龍，要求1024脈沖、5V電壓。為使變頻器工作在最佳運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)該對拖動電機(jī)做一下自整定設(shè)定，變頻器遍可以自動識別并儲存電機(jī)相關(guān)的內(nèi)部參數(shù)，使變頻器能對該臺電機(jī)進(jìn)行最佳控制。附錄表一、表二為變頻器調(diào)整參數(shù)。 ＊ 變頻改造時注意問題： 　1.回轉(zhuǎn)系統(tǒng)：主要特點(diǎn)：多采用分別拖動方式（即有兩臺電機(jī)拖動），調(diào)速范圍一般為6：1范圍內(nèi)；改造方案：采用變頻專用電機(jī)，兩臺電機(jī)共用一臺變頻器，采用SJ300-055HFE系列，可以采用矢量控制，使控制精度更精確。 　2.小車拖動系統(tǒng)：主要特點(diǎn)：只用一臺變頻器，由于行程較短，故調(diào)速范圍較小，一般范圍在4：1。拖動方案：采用變頻專用電機(jī)，變頻器型號選擇SJ300-055HFE系列。 　3.制動方法采用直流制動、再生制動和機(jī)械制動相結(jié)合的方法： 　　A、首先通過變頻調(diào)速系統(tǒng)的再生制動和直流制動把運(yùn)動中的回轉(zhuǎn)或小車的轉(zhuǎn)速迅速而準(zhǔn)確地降為“0”，待電磁制動器將軸抱住后再取消運(yùn)行信號； 　　B、小車使用的變頻器，由于再生制動僅出現(xiàn)在降速過程中，再生電能通過制動電阻消耗掉即可。但對于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使用的變頻器，由于所需要的制動電阻容量較大，非但體積大，產(chǎn)生的熱量也很大，建議常備用。 　　C、防止溜鉤：在電磁制動器抱住之前和松開之后，極容易發(fā)生重物自由落體下滑現(xiàn)象，防止溜鉤現(xiàn)象應(yīng)該注意的主要問題是： 　　?。?）電磁離合器在通電到松開（或從斷電到抱住）大約需要時間0.6秒左右（根據(jù)型號大小而定） 　　?。?）重物停住的控制過程（利用頻率到達(dá)信號，當(dāng)工作頻率下降到設(shè)定頻率后輸出制動電磁鐵斷電信號） 　　　（3）重物升降的控制過程 　　?。?）使用變頻器“0速”150%轉(zhuǎn)矩功能 ＊ PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 　在塔吊控制系統(tǒng)中，有大量的邏輯命令需要處理，這部分工作由PLC來完成，只有對眾多的邏輯信號進(jìn)行正確的處理，才能控制變頻器拖動電機(jī)完成整個塔吊的整個工序。 　附圖一所示為日立PLC（型號為E-64HR）的端口接線與部分相關(guān)器件的聯(lián)結(jié)。ZDA為回轉(zhuǎn)制動按鈕、HZX為回轉(zhuǎn)左限位、HYX為回轉(zhuǎn)右限位、QXX為下降停車位、QSJ為上升減車位、QSX為上升停車位、QXJ為下降減速位、BQJ為小車前減速位、BHX為小車后減速位、BQX為小車前停車位、BHJ為小車后停車位。F100為100%起重量、F80為80%起重量；01為空載狀態(tài)、M100為100%力矩（起重量調(diào)整）、M90為90%力矩（幅度調(diào)整）、M80為80%力矩；1K、2K、3K分別接聯(lián)動臺控制器，聯(lián)動臺控制器負(fù)責(zé)發(fā)出上升、回轉(zhuǎn)、變幅、制動等控制命令。 　聯(lián)動臺控制器的閉和表如附圖二，PLC的端子1G、1S、1X、1L、1M、1H；2G、2S、2X、2L、2M、2H；3G、3S、3X、3L、3M、3H分別接提升、回轉(zhuǎn)、變幅，與變頻器控制端子對應(yīng)關(guān)系為G-CM1、S-FW、X-8、L-7、M-6、H-3；PLC的RUN端子接變頻器的12、CM1；PLC的DZS、HD、BD、1ZD、JL端子分別接中間繼電器的線圈，主要控制提升、回轉(zhuǎn)、變幅的電磁制動器。 　附圖三為SJ300系列變頻器控制框圖。 ＊ 本拖動系統(tǒng)的特點(diǎn)： 　1.高可靠性（使用鼠籠機(jī)取代繞線式電機(jī)，消除電刷和滑環(huán)等薄弱環(huán)節(jié)） 　2.高穩(wěn)定性，在數(shù)字設(shè)定情況下，頻率穩(wěn)定性為最大頻率的+-0.01%（-10OC～50OC），負(fù)載變化時，各擋速度基本不變 　3.高制動力矩，快速制動時，通過制動單元和再生電阻可達(dá)到0.01MS完成制動 　4.控制靈活，本系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場情況很方便地調(diào)整各檔速度和加、減速的時間，使天車操作更靈活，反映更快；原系統(tǒng)由十分復(fù)雜的接觸器和繼電器系統(tǒng)進(jìn)行的，故障率高，采用變頻后，控制系統(tǒng)可以大大簡化。 　5.效率高：變頻調(diào)速屬于高效調(diào)速系統(tǒng)，運(yùn)行效率高，發(fā)熱損耗少，無功損耗少，故節(jié)電率較高。 　6.運(yùn)行平穩(wěn)、精度高：變頻器可以實(shí)現(xiàn)軟起、軟停，非常平穩(wěn)，無沖擊，停車抱閘時沒有任何溜鉤現(xiàn)象，完全解決了天車的精確定位問題； 　7.制動電磁鐵的壽命大為延長（原系統(tǒng)基本是在運(yùn)動狀態(tài)下進(jìn)行抱閘，而變頻調(diào)速可以在停住后抱閘，閘皮磨損將大為改善）；操作手柄不再受損（原操作手柄因受力較大屬于易損件，采用變頻器后，受力很?。? ＊ 結(jié)論： 　變頻器在QTZ80塔吊上成功應(yīng)用，為其它起重機(jī)引入該系統(tǒng)提供了很好的借鑒作用，特別是在抓斗式起重機(jī)中，由于開抓動作、合抓動作、上升動作、下降動作等一系列動作要求比較嚴(yán)格，故PLC的作用更加突出，根據(jù)實(shí)測，在當(dāng)前電價水平下，5噸塔吊每天運(yùn)行8小時，每個月運(yùn)行30天，大約12～18個月后，節(jié)約的電費(fèi)便可以沖抵設(shè)備投資成本 　附錄表一：小車拖動變頻器參數(shù)調(diào)整： 　附錄表二：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)拖動變頻器的參數(shù)調(diào)整： 　備注：黑體參數(shù)應(yīng)該進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，達(dá)到最佳為止