摘要： 針對門式起重機的相關設備的老化情況，分析了起重機的運行特性，提出起重機的一種先進的控制方案，提高了設備的運行效率和穩定性。
一、現狀及可行性分析
門式起重機主要從事煤炭的裝卸業務，卸船作業主要依賴橋吊和門機設備。裝卸機械設備狀態的好壞，直接影響到公司卸船作業效率。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速，這種調速方法的缺點是調速電阻發熱嚴重，導致環境溫度迅速上升，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，動態性能差而且耗能高。傳統系統可編程控制器采用日立八十年代的產品，只能處理簡單的開關量，掃描時間長，導致機械作業效率低。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速，控制上升級成現在較先進的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，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，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速電阻拆除；短接集電環把繞線轉子異步電機當作鼠籠電機使用，節約了更換電機的成本。
6）交流接觸器大量減少，電機實現無級調速；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的穩定性。
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，電機將處于再生發電狀態，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、變幅機構的調速通過觸點式手柄完成調速電阻切換，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。結構簡單、緊湊，占用空間小、維護方便。系統結構如圖一。
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，保證該機構安全穩定運行。
圖2.
