安川变频器H1000系列在门座起重机电气控制系统中的调速应用

  摘要：门座起重机械作为企业厂矿、海口码头装卸货物的机械产品，在企业提高生产效率发挥着重要作用，门座起重机械电气系统控制调速以前多采用定子调压、转子切换电阻调速等类型的调速方式，这些调速方式相对投入经费不大，但线路繁琐，电机机械特性较软而且故障率高，调速效果差 ，能耗高，效率低。随着电子技术日益发展，起重机械调速控制无论在安全可靠性、控制精准性等方面大大提高。本文通过详细阐述安川H1000系列的重载高性能变频器在门座起重机电气系统调速的应用，希望给同行工作中有所启发。

一、 系统概述

变频器和制动单元

   本机的电气系统主要包括：主起升机构、副起升机构、旋转机构、变幅机构和大车运行机构 ，以及电源系统、超载超速、超行程保护、控制系统、照明、讯响和电缆卷筒等组成。

  主起升机构、副起升机构、旋转机构、变幅机构和大车运行机构采用全变频控制调速，由于机构动作工艺要求，考虑主起升机构、副起升机构和大车行走机构采用一套变频器控制；旋转机构、变幅机构采用一台变频器控制，变频器输出各机构电源采用接触器隔离供给。各机构电器设备配置如下：

   1、 起升机构+大车行走机构：变频器是，CIMR-HB4A0260，制动单元是，CDBR-4220B，配置一套。通讯采用Profibus-dp卡和PLC通讯模块链接。

起升机构是实行闭环矢量控制，起升电机轴和变幅电机轴都装有经弹性连轴节连接的光电编码器，构成矢量闭环调速。

   2、 旋转+变幅机构：变频器是，CIMR-HB4A0180，制动单元是，CDBR-4045B，配置2套。通讯采用Profibus-dp卡和PLC通讯模块链接。

安川H1000系列变频器属于重负载高性能变频器，其具有出色的过载能力，变频器选型是按照超重负荷特性选取，其承受150%的负荷持续时间为3分钟，在闭环式时只有0.3赫兹频率输出的情况下都有2倍力矩输出，闭环矢量控制精度可达1：1500.

   3、 变频器选取计算

变频器选取必须满足变频器容量选择公式：

PCN≥K1 *K*PM/η*cosΦ

   其中：K1—容量过载系数，一般选取1.1-1.2倍；K—电流波形修正系数，PWM方式选取1.05-1.1；η—电动机效率，通常选取约0.85；cosΦ—电动机功率因数，一般选取0.75.；PM—负载所需求的电动机轴的输出功率（KW）。

二、 电气原理

起升机构+大车行走机构

旋转+变幅机构

三、 PLC控制系统框图

PLC控制系统采用欧姆龙CS1G系列，PLC、触摸屏电源由开关电源24V直流电源供给。PLC有CS1G-CPU42(CPU模块 )、电源模块C200H-PD024、通讯模块CS1W-PRM21、输入模块CS1W-AI211、输出模块CS1W-OC211组成。

四、变频器参数设置（以主起升为例，其他作为参考）

空载时进行旋转型自学习（参照说明书）

频率指令：

运行指令：

停止方法     

速度限制

PG速度卡

多功能输出接点H2：

保护功能:

抱闸设定

五、 参考文献

1、 安川变频器H1000快速使用指南

2、 起重机电气设计手册

           3、上海电机选型手册