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摘 要 文章對多電機(jī)速度同步控制進(jìn)行了簡要分析，并系統(tǒng)地介紹了PLC和變頻技術(shù)在龍門起重機(jī)小車同步運行控制的應(yīng)用及控制結(jié)果。

　　關(guān)鍵詞 起重機(jī) 速度同步控制 可編程控制器 變頻器

　　在傳統(tǒng)的傳動系統(tǒng)中，要保證多個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度同步控制，常采用機(jī)械傳動剛性聯(lián)接裝置來實現(xiàn)。但當(dāng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求輸入功率較大，或各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的距離較遠(yuǎn)時，就只能考慮采用獨立控制的非剛性聯(lián)接傳 動方法，即實行多電機(jī)同步驅(qū)動。但在同步驅(qū)動系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)受諸多因素的影響，各部分將會產(chǎn)生不同程度的波動，轉(zhuǎn)速偏離正常值，造成系統(tǒng)的不同步運行。這樣輕則損壞設(shè)備，重則造成人身安全事故。故同步調(diào)速控制具有實際工程意義。下面我們介紹一種較先進(jìn)的同步控制方法，即利用ＰＬＣ和變頻器實現(xiàn)兩個裝置間速度同步。

　?。?問題的提出

　龍門起重機(jī)的運行設(shè)備大都采用大功率交流電機(jī)驅(qū)動，運行設(shè)備中的電動機(jī)是通過聯(lián)軸器、傳動軸和減速器驅(qū)動車輪，使之沿軌道運行。龍門起重機(jī)中使整臺起重機(jī)沿軌道運行的部分被稱為大車運行機(jī)構(gòu)。另外，使起重小車沿著鋪設(shè)在主梁上的軌道運行的部分被稱為小車運行機(jī)構(gòu)。若小車起重噸位較大時，必須用兩臺四輪小車驅(qū)動，可采用兩臺放在軌道兩側(cè)，成對角線布置的電動機(jī)驅(qū)動（如圖１所示）。但由于兩傳動系統(tǒng)未采用剛性聯(lián)接，當(dāng)系統(tǒng)起動，或傳動系統(tǒng)間隙不均，制動器松緊調(diào)節(jié)有差異時就會造成兩主動輪轉(zhuǎn)速不能同步，而使車體扭轉(zhuǎn)，造成“爬軌”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了起重機(jī)的安全使用，甚至可能造成脫軌的危險。

　?。?實現(xiàn)方法

　　為了實現(xiàn)兩臺牽引電機(jī)的速度同步，可以采用兩臺ＹＺＲ１６０Ｍ１－６／７．５ｋＷ的變頻電機(jī)進(jìn)行牽引，然后分別采用變頻器進(jìn)行調(diào)速控制，再用ＰＬＣ對兩臺變頻器直接控制。

　　在閉環(huán)控制中，以牽引電機(jī)１的速度為目標(biāo)速度，由牽引電機(jī)２的變頻器來調(diào)節(jié)其速度以跟蹤牽引電機(jī)１的速度。將兩臺增量式旋轉(zhuǎn)編碼器與電機(jī)同軸聯(lián)接。于是編碼器１和編碼器２分別采集到上述兩電機(jī)的速度脈沖信號，并送到ＰＬＣ的高速計數(shù)口或接在ＣＰＵ的ＩＲ０００００～ＩＲ００００３。以這兩個速度信號數(shù)據(jù)作為輸入控制量，進(jìn)行比例——積分（ＰＩ）控制運算，運算結(jié)果作為輸出信號送達(dá)ＰＬＣ的模擬量模塊，以控制牽引電機(jī)２的變頻器。因此，就可以保證牽引電機(jī)２的速度跟蹤牽引電機(jī)１速度的變化而發(fā)生變化。使兩個速度保持同步而避免“爬軌”現(xiàn)象發(fā)生。

　　取自編碼器采集的脈沖信號，轉(zhuǎn)換成電機(jī)速度數(shù)據(jù)，經(jīng)過上、下處理以后，存儲于某個ＤＭ區(qū)中，以作為運算中的Ｙ值。計算后的Ｐ值，送到模擬量輸出通道，經(jīng)過上下限標(biāo)定后，換算成變頻器能接受的電流或電壓信號，用以控制牽引電機(jī)２的變頻器。

　　另外，工作現(xiàn)場還存在數(shù)臺大功率的大車驅(qū)動電機(jī)。因此，為了減少電源系統(tǒng)波動等因素引起的外來干擾，我們在設(shè)計ＰＩ控制算法時，必須考慮利用積分環(huán)節(jié)Ｉ來消除累積誤差。這樣，牽引電機(jī)１和牽引電機(jī)２就能很好地進(jìn)行同步控制并且同步精度較高，從而確保運行機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。

　　３ 控制結(jié)果

　　利用ＶＢ編制ＰＬＣ上位機(jī)監(jiān)控程序，采集速度值并繪制曲線，數(shù)據(jù)提取的時間間隔為１５ｍｓ。圖４是牽引電機(jī)１的速度與牽引電機(jī)２的速度間的關(guān)系曲線。曲線是隨小車的運行實時地發(fā)生變化的。實際上牽引電機(jī)１和牽引電機(jī)２速度是相同的，但為了反映牽引電機(jī)２的跟蹤和波動情況，我們有意識地將其分開，上面是牽引電機(jī)１的速度曲線，下面是牽引電機(jī)２的速度曲線。

　　牽引電機(jī)１的速度發(fā)生變化時，牽引電機(jī)２就能及時地響應(yīng)，進(jìn)行跟蹤，并且能很快地達(dá)到穩(wěn)定。實驗表明，采用ＰＬＣ和變頻器的控制方法，能達(dá)到較高的同步要求，響應(yīng)快、速度波動幅度較小。

　?。?結(jié)束語

　　此控制方案已在４０噸龍門起重機(jī)設(shè)計中獲得應(yīng)用。從運行情況來看，小車同步起動效果明顯，運行平穩(wěn)，基本上克服了“爬軌”現(xiàn)象。隨著變頻技術(shù)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，利用ＰＬＣ技術(shù)進(jìn)行控制，必將更好地提高傳動系統(tǒng)對速度控制的可靠性與靈活性。