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    一、 引言

    龍門吊主要用于大型設(shè)備的起吊和搬運工作，由于大型龍門吊的工作強度大，工程持續(xù)時間長，當有特殊作業(yè)要求情況時，會因門吊故障造成動輒上萬的經(jīng)濟損失，所以要求門吊有著便于操作、負載能力大、起吊上下速度平穩(wěn)、啟停不溜鉤、響應(yīng)快、易于維護、工作壽命長和節(jié)能的特點，而變頻器在門吊的這些特點中發(fā)揮了非常重要的作用，也正是有了變頻器的武裝才有了現(xiàn)代化作業(yè)的門吊。本文會結(jié)合臺達C2000變頻的功能和特點來一一說明其在門吊中的作用。

                       

    二、 機械設(shè)計和工藝要求

    1.機械機構(gòu)設(shè)計

    一般大型龍門吊從結(jié)構(gòu)上分主要有龍門吊主梁,，門腿,，下部橫梁,，大車運行機構(gòu)（行走臺車），主起升機構(gòu)（天車），電氣系統(tǒng)及安全防護，司機室等。而涉及到電氣控制的是大車運行機構(gòu)和主起升機構(gòu)，由4套單軌制主動平車組成，通過變頻器的控制在軌道上行走；主起升機構(gòu)由天車行走和主副鉤吊組成，包括卷揚機、減速機、制動器等，通過控制變頻器的速度達到控制天車行走和主副鉤吊的起升。

                      

                  

    2.工藝要求

    由于大車行走和小車行走屬于一般負載，沒有特殊要求，因此變頻器在V/F模式下即可正常工作，不需要做特殊設(shè)置就能投入使用，而主副鉤吊屬于重型負載，要求起鉤和松鉤都能保證不溜鉤，上下行平穩(wěn)迅速，要求在直流制動后馬上投入制動器進行制動。V/F模式下通常是無法滿足要求的，需要對變頻器進行特殊模式設(shè)定后才能正常使用，否則會出現(xiàn)溜鉤和啟動不夠力的情況，變頻器的設(shè)置方法和內(nèi)容文中會有重點介紹。

                   
 
    三、 控制方案制定和實施

    3.1．方案制定

    門吊變頻選用臺達C2000控制器。變頻器外觀如下圖所示：

                   

    臺達C2000變頻器是新一代高性能變頻產(chǎn)品，主要特點和分析如下：
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    強化無感向量控制(SVC)響應(yīng)提升轉(zhuǎn)矩特性。

    門吊的負載較大，常規(guī)V/F模式輸出轉(zhuǎn)矩無法達到要求，而強化的向量控制模式可以提升轉(zhuǎn)矩特性，使得起升能獲得更大的輸出轉(zhuǎn)矩。
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    功率范圍0.75KW-355KW。

    寬廣的功率段，以后會做到630KW。
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    零速轉(zhuǎn)矩輸出

    在零速運轉(zhuǎn)模式下，SVC下可以自動執(zhí)行直流制動，通過和制動機構(gòu)配合可防止溜鉤。
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    LCD多語言操作界面。

    LCD操作界面提供了更豐富的操作信息，參數(shù)描述可視化，參數(shù)設(shè)置更便利，維護方便。
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    內(nèi)置PLC

    門吊需要控制的點不多，且都是邏輯控制，內(nèi)置的PLC完全滿足控制要求。
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    雙額定設(shè)計 (ND輕負載/HD重負荷)。

    重載模式下提高過負載能力，可以過負載額定輸出電流180%3秒鐘，200%2秒鐘。

    3.2.方案實現(xiàn)：

                 

    控制模式

    起升變頻必須工作在SVC（無感測矢量控制）模式下，要獲得理想的矢量控制性能，必須對變頻器進行自整定，從而獲得電機的內(nèi)部物理參數(shù)，如轉(zhuǎn)、定子電阻和磁通互感量等，自整定開始之前需設(shè)置電機的滿載電流、額定功率、額定轉(zhuǎn)速等電機的特性參數(shù)。具體設(shè)置方法如下：

    a.設(shè)置電機參數(shù)，現(xiàn)場電機參數(shù)如下表所示：

            

    注：無載電流按40%滿載電流計算。

    b.修改整定模式，C2000有5種自整定模式可選，選擇感應(yīng)電機靜態(tài)測試，該方式無需負載脫離電機，整定過程中電機不運轉(zhuǎn)。

    c.啟動變頻，C2000面板提供了AUTO（自動）和HAND(手動)兩種模式的切換，如果AUTO模式已經(jīng)設(shè)置為端子操作，不方便調(diào)試的話，可以切換為HAND模式進行啟動，面板會顯示整定畫面，若干秒后整定結(jié)束。

                 

    d.修改速度模式為SVC向量模式，設(shè)置完成。

    直流制動? 

    起升機構(gòu)都配有機械制動機構(gòu)，目的是為了停車制動防止行走過程中溜鉤，變頻器在運行過程中需和機械制動機構(gòu)緊密配合，機械制動機構(gòu)的開合是通過變頻器的運轉(zhuǎn)與否狀態(tài)輸出端子控制的，下面簡單說明制動過程。

    變頻啟動：隨著變頻器啟動后，機械制動機構(gòu)也隨之關(guān)閉，在變頻器建立旋轉(zhuǎn)磁場之前，輸出力矩沒有到達要求，因

    此需要變頻器提供制動力矩鎖住電機，防止溜鉤，當直流制動持續(xù)時間一過，輸出頻率達到起動頻率時，變頻器轉(zhuǎn)矩建立，開始加速動作。
 
    變頻停止：變頻停止時，先做減速動作，輸出頻率到達制動起始頻率后，直流制動開始，等到變頻輸出頻率降為零后，機械制動機構(gòu)開啟，此時機械制動和直流制動同時起作用，制動設(shè)置時間一到直流制動結(jié)束。

    波形分析

    上位機軟件VFDsoft可以通過變頻器的485端口，實時采集現(xiàn)場變頻器狀態(tài)信息，如啟停狀態(tài)、工作電流、輸出頻率和DC-BUS等，通過查詢時間軸可以比較直觀的看到變頻在啟停運轉(zhuǎn)過程中的一系列變化，從而幫助分析變頻器工況。以下是現(xiàn)場抓取的主副鉤上下行波形。  

                   

    從以上波形可以看出變頻器在起始和結(jié)束電流輸出較大，運行過程中輸出平穩(wěn)。變頻調(diào)試的原則是在保證啟停不溜鉤的情況下，減少直流制動的電流準位和制動時間，同時需要考慮客戶在使用過程中偶爾會進行超載操作，要留有一定余量。
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    參數(shù)設(shè)置

    通過VFDsoft可以上下載參數(shù)，并可保存為表格文件。按照調(diào)試中先后設(shè)置參數(shù)的順序進行匯集陳列如下。

                 
                 

    四、 結(jié)束語

    C2000變頻有著優(yōu)越的性能表現(xiàn)，應(yīng)用范圍非常廣泛，不僅在OEM泛用市場表現(xiàn)卓越，同樣在各種拓展行業(yè)也有極大潛力。起重行業(yè)的成功應(yīng)用也讓我們對C2000的未來充滿了期待。