根据白云铁矿破碎车间检修1500/300破碎机节约工期的要求，我们研制了QBP交流起重设备变频调速-PLC控制系统，用于该车间250 t桥式吊车的改造。该控制系统采用无级变频调速替代传统的转子串电阻有级调速，克服了传统控制方式的缺点；PLC控制方式替代继电器一接触器控制方式，控制指令及连锁关系均由PLC的软件完成，控制灵活，易于更改，方便易行；用电气制动替代机械抱闸制动可以减少冲击。
1、问题的提出
目前国内工矿企业使用的交流吊车（通用桥式吊车或门型吊车及专用吊车）主要由主卷、付卷、大车行走、小车横行等4部分组成，传动电机均采用交流绕线式感应电动机，调速采用改变电机转子电阻来完成，控制方式仍采用传统的继电接触器控制。下面列举了该控制调速方式存在的缺点。
(1)继电器和接触器接点多，动作频繁，经常出现接点接触不良或接点粘连，造成电器设备损坏和电机烧毁；
(2)由于时间继电器或电流继电器动作频繁造成动作值不稳定，引起电气系统故障，导致电器设备和机械设备损坏；
(3)保护功能不齐全，可靠性差；
(4)起、制动不平滑，易引起机械大梁和轨道疲劳损伤；
(5)属于有级调速，调速不平稳，机械振动大，重物晃动大；
(6)能源浪费严重，由于调速采用转子串电阻的方式，在低速状态以及下放重物过程中，能源有效利用率不足30%；
(7)电源为强电，易产生安全事故；
(8)操作人员的不规范操作，易使机械轴扭曲，钢丝绳断裂；
(9)调速范围小，在某些场所不能满足生产或设备检修对吊车的要求。
2控制原理
首先通过变频调速系统的再生制动和直流制动把正在运动的吊钩的转速迅速而准确地降为零（时间可调），然后进行机械抱闸。
吊钩控制原理如图1所示，控制方式均采用可编程序控制器(PLC)无触点控制。本系统吊钩采用的调速方法是矢量控制变频调速。系统采用的制动方法是将再生制动、直流制动和电磁机械制动3种方法相结合。
3、吊车变频调速控制的改造
应用研制出来的PLC控制设备对白云铁矿破碎车间吊车进行了变频调速改造。通过改造，提高’了该系统性能，满足了白云铁矿1500/300破碎机检修对吊车的要求。
3.1可靠性
工作可靠性显著提高，主要有以下几个方面：
(1)消除了电动机的薄弱环节：由于用笼型转子异步电动机取代了原先的绕线转子异步电动机，从而消除了电刷和滑环等薄弱环节；
(2)制动电磁铁的寿命可大大延长：原拖动系统是在运动的状态下进行抱闸。采用变频调速后，可以在基本停住的状态下进行抱闸，闸皮的磨损情况将大为改善；
(3)操作手柄不再易损：原系统的操作手柄因受力较大，属于易损件。采用变频调速后，操作手柄的受力将很小，不易损坏；
(4)控制系统的故障率大为下降：原系统是由十分复杂的接触器电器系统进行控制的，故障率较高。采用了变频调速系统后，控制系统可大大简化，可靠性大为提高。
3.2节能效果
绕线转子异步电动机在低速运行时，转子回路的外接电阻内将消耗大量电能。采用了变频调速系统后，不但外接电阻内消耗的大量电能可以完全节约，并且在吊钩放下重物时，还可将重物释放的位能反馈给电源，节能效果可观。
3.3调速质量
采用了变频调速系统后，调速比可达1:50以上，调速精度达±1%，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，调速质量明显提高。
4实践应用分析
白云铁矿破碎车间250 t吊车提升机构采用变频调速，并应用可编程序控制器( PLC)进行信号协调和逻辑控制。
4.1 对调速系统的主要技术要求
(1)提升调速比为1:30；
(2)系统在整个调速范围内，从空载到满载，必须做到工作正常、运行平稳。各机构正、反向工作的转换时间应小于5s；
(3)起升机构在不同负载下，各档转速在切换时无冲击现象；额定载荷时各档位切换时不产生溜钩现象；
(4)为了提高生产率，空钩速度比原速度提高
2.5倍，载重时与原速度相同。
4.2系统配置
(1)电机的选型：提升机构为了提高空钩速度（原速度2.5倍），提高生产率，由原来的10极30 kW绕线式电机改为4级90 kW变频笼式电机；电磁负载考虑了一定的裕度，既能保证电机在高频时的过载能力，又能在低频时有恒转矩的输出。
(2)变频器的选型：提升机构考虑能量回馈普通变频器的承载能力，选用132 kW变频器。
(3) PLC选型：采用西门子S7系列PLC。
4.3运行结果
可靠性大大提高，运行以来无任何故障；调速质量明显提高，运行平稳，机械振动减��；生产率明显提高，空钩提升效率是原系统2.5倍，节能效果非常显著，改造前后的提升系统上升时的电流分别是56 A和23—40 A；提升系统下降时的电流分别为50A和1.6 A；节电率在上升是为28.6%。58.9%，下降时为96.8%。
5、结束语
采用新的QBP交流起重设备变频调速-PLC控制系统，对白云铁矿破碎车间吊车进行变频调速改造，使得设备的可靠性、自动化程度以及运行效率都得到了显著提高，从而减少了维修费用和运行成本，提高了生产率。
