一、20T門吊的電氣結(jié)構(gòu)
本文針對匯川變頻器和H2UPLC在鄭州鐵路局下屬某貨場20T門式起重機(jī)中應(yīng)用作以介紹：
本起重機(jī)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(jī) 1臺 6極變頻電機(jī) 45KW
大車電機(jī) 4臺 8極普通異步電機(jī) 7.5KW
小車電機(jī) 2臺 6極普通異步電機(jī) 11KW
電氣系統(tǒng)主要元器件由匯川MD320系列變頻器、匯川H2U系列PLC、以及匯川人機(jī)界面構(gòu)成。

■變頻器的選擇
　　在起重機(jī)行業(yè),特別對于起升機(jī)構(gòu)為安全其間，所選電器容量要遠(yuǎn)大于設(shè)備的額定容量。故在選主鉤電機(jī)變頻器時(shí)要對其容量進(jìn)行放大處理。
　　主鉤電機(jī)為6極變頻電機(jī)，3～50Hz范圍內(nèi)為恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，50～100Hz范圍內(nèi)為恒功率運(yùn)行。主鉤變頻器型號為MD320T-75KW。
大車電機(jī)為8極電機(jī)-7.5KW，大車變頻器型號為MD320T-45KW；
小車電機(jī)為6極電機(jī)-11KW，小車變頻器型號為MD320T-37KW；
PLC 選兩臺60點(diǎn)PLC；
它的基本框圖如下：

在設(shè)計(jì)過程中，主要要考慮以下問題：
1）主鉤在上升或下降時(shí)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(fā)生重物由停止?fàn)顟B(tài)下滑而產(chǎn)生溜鉤。在這個(gè)問題上主要應(yīng)考慮變頻器運(yùn)行時(shí)與電磁制動器接觸器吸合的配合時(shí)間，若在上升，下降過程中制動器打開過早，易出現(xiàn)溜鉤，打開過晚，變頻器容易報(bào)故障，在停車過程中,若抱閘過早，變頻器容易報(bào)故障，抱閘過晚易出現(xiàn)溜鉤。所以，解決此問題的關(guān)鍵主要有兩點(diǎn)；
■起吊重物停住控制要點(diǎn)
　　通過設(shè)定停止起始頻率，和維持時(shí)間 （應(yīng)大于制動電磁鐵抱閘時(shí)間0.6s），當(dāng)變頻器的工作頻率下降到時(shí)，變頻器輸出一個(gè)“頻率到達(dá)信號”，發(fā)出制動電磁鐵斷電指令，此時(shí)維持一段時(shí)間，隨后變頻器工作頻率降為0Hz。
■起吊重物升降控制要點(diǎn)
　　設(shè)定“升降起始頻率 和“檢測電流時(shí)間 ，當(dāng)變頻器達(dá)到的同時(shí)，變頻器開始檢測電流，確認(rèn)電流足夠大，產(chǎn)生的力矩能抵消下降力矩時(shí)發(fā)出松開指令，使制動電磁鐵開始通電松開抱閘，應(yīng)大于電磁鐵松開時(shí)間。 但還有其他參數(shù)及機(jī)械上的配合；譬如：變頻器的加減速時(shí)間， 電磁制動器彈簧的松緊程度等）。
2）自動轉(zhuǎn)矩提升設(shè)置
　　大小車因?yàn)槭且煌隙噙\(yùn)行，控制方式應(yīng)選為 U/F控制。適當(dāng)?shù)靥岣咧蓄l電壓可以改善低頻特性，提高啟動轉(zhuǎn)矩；提高零頻電壓可以加大直流強(qiáng)勵(lì)磁，可以有效改善大小車的啟動特性。其曲線參見下圖：

3）加減速時(shí)間的切換問題
　　當(dāng)鉤子剛吊著重物，吊繩有松到繃緊直到離開地面的過程中，鉤子的稱重量由0開始逐漸增加， PLC通過重量限制器輸出的信號自動選擇工作方式，變頻器升速時(shí)間也不一樣，這就需要一個(gè)加減速時(shí)間的切換的問題，我們設(shè)定空鉤的加減速時(shí)間為第一加減速，正常及滿鉤作業(yè)時(shí)為第二加減速，當(dāng)重量達(dá)到分界線時(shí)自動切換到第二加減速時(shí)間，第一加減速時(shí)間要比第二加減速時(shí)間短才能適應(yīng)吊車的快速作業(yè)。

二、電氣特點(diǎn)
1）整個(gè)系統(tǒng)具有以下功能：
1）起升電機(jī)工作在閉環(huán)矢量模式下，通過旋轉(zhuǎn)編碼器信號反饋使在升降重物時(shí)對位更精確；
2）PLC控制允許在線編程、在線修改、并對各種故障進(jìn)行檢測；
3）PLC通過重量限制器輸出的信號自動選擇工作方式。

三、效果分析
通過1年的運(yùn)行，和本貨場老系統(tǒng)（串電阻調(diào)速）相比,效果很明顯。
主要表現(xiàn)在以下方面：
1）維護(hù)費(fèi)用大大降低，低壓電器，電動機(jī),電刷，電阻的維修率大大降低；
2）調(diào)速更加平穩(wěn)，低速時(shí)啟動轉(zhuǎn)矩很大，司機(jī)沒必要在吊特別重的貨物時(shí)先打到高速檔；
3）系統(tǒng)啟動平穩(wěn)，減少了對減速機(jī)、連軸器、鋼絲繩的機(jī)械沖擊；
4）也降低了對電網(wǎng)的沖擊；
5）最顯著的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源，據(jù)統(tǒng)計(jì)，比老系統(tǒng)節(jié)電26%；
6）比老系統(tǒng)提高工作效率20～25%。