摘要：變(bian)頻(pin)器(qi)是(shi)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)領(ling)域(yu)較(jiao)為(wei)通(tong)用(yong)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)裝(zhuang)置(zhi)，性(xing)能(neng)穩(wen)定(ding)，可(ke)靠(kao)。變(bian)頻(pin)器(qi)應(ying)用(yong)於(yu)集(ji)裝(zhuang)箱(xiang)裝(zhuang)卸(xie)係(xi)統(tong)，可(ke)以(yi)大(da)大(da)提(ti)高(gao)其(qi)運(yun)行(xing)性(xing)能(neng)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)，是(shi)目(mu)前(qian)集(ji)裝(zhuang)箱(xiang)裝(zhuang)卸(xie)係(xi)統(tong)較(jiao)為(wei)理(li)想(xiang)的(de)設(she)計模式。

關鍵詞：矢量變頻器（SVC
、VC）、集裝箱裝卸機

1、引言

集裝箱裝卸機是集裝箱專用裝卸設備之一
，可用於20ˊ
、40ˊ國際標準集裝箱的裝卸、轉運及堆放等作業。其作業高度可以達到“堆六過七”。傳(chuan)統(tong)的(de)集(ji)裝(zhuang)箱(xiang)裝(zhuang)卸(xie)機(ji)為(wei)了(le)提(ti)高(gao)起(qi)動(dong)轉(zhuan)矩(ju)，采(cai)用(yong)繞(rao)線(xian)式(shi)異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)拖(tuo)動(dong)，通(tong)過(guo)鼓(gu)形(xing)凸(tu)輪(lun)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)操(cao)作(zuo)改(gai)變(bian)其(qi)轉(zhuan)子(zi)所(suo)串(chuan)電(dian)阻(zu)調(tiao)速(su)。隨(sui)著(zhe)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)和(he)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)的(de)出(chu)現(xian)
，現(xian)在(zai)人(ren)們(men)普(pu)遍(bian)采(cai)用(yong)變(bian)頻(pin)器(qi)作(zuo)為(wei)調(tiao)速(su)電(dian)源(yuan)，用(yong)多(duo)極(ji)變(bian)頻(pin)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)取(qu)代(dai)原(yuan)來(lai)的(de)繞(rao)線(xian)式(shi)異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)，用(yong)PLC作為控製裝置進行無觸點控製。從而改善了調速性能，增加了係統的可靠性。本文以CHV100在贛州鐵路局貨運站的成功應用為例，闡述集裝箱裝卸機的變頻調速過程。

 

2、係統簡介

2.1集裝箱裝卸機的運行機構的構成。

主要由三部分組成：大車拖動係統
、小車拖動係統

、吊鉤拖動係統。

（1）大車拖動係統拖動整台起重機順著車間方向左右移動（以司機的坐向為參考）

（2）小車拖動係統拖動吊鉤及重物順著橋架作前後運動。

（3）吊鉤拖動係統拖動重物作吊起或放下的上下運動，下麵這種介紹吊鉤拖動係統。

 

2.2負荷特點

集ji裝zhuang箱xiang裝zhuang卸xie機ji運yun行xing機ji構gou均jun屬shu於yu恒heng轉zhuan矩ju性xing質zhi負fu載zai
，且qie其qi吊diao鉤gou拖tuo動dong係xi統tong為wei位wei能neng性xing負fu載zai，當dang吊diao鉤gou吊diao起qi重zhong物wu下xia降jiang或huo者zhe快kuai速su減jian速su運yun行xing時shi

，電dian動dong機ji處chu於yu再zai生sheng發fa電dian製zhi動dong狀zhuang態tai。需xu要yao將jiang電dian能neng通tong過guo反fan饋kui裝zhuang置zhi反fan送song給gei電dian網wang或huo者zhe消xiao耗hao在zai製zhi動dong電dian阻zu上shang，以yi防fang止zhi母mu線xian電dian壓ya過guo衝chong，變bian頻pin器qi過guo壓ya。

 

3
、控製要求

3.1吊鉤拖動係統要求起動轉矩大，起動運行平穩。能夠實現正反運行且要有超載、限位

、限流等多種保護。

3.2吊鉤拖動係統在啟
、停過程中容易出現“溜鉤”問題。

由於製動器從抱緊到鬆開，以及從鬆開到抱緊的動作過程需要時間（約0.6s），從(cong)而(er)電(dian)動(dong)機(ji)轉(zhuan)矩(ju)的(de)產(chan)生(sheng)或(huo)消(xiao)失(shi)，是(shi)在(zai)通(tong)電(dian)或(huo)斷(duan)電(dian)瞬(shun)間(jian)就(jiu)立(li)刻(ke)反(fan)應(ying)的(de)。因(yin)此(ci)
，製(zhi)動(dong)器(qi)和(he)電(dian)動(dong)機(ji)在(zai)動(dong)作(zuo)的(de)配(pei)合(he)上(shang)極(ji)易(yi)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti)。如(ru)電(dian)動(dong)機(ji)已(yi)經(jing)通(tong)電(dian)
，而(er)製(zhi)動(dong)器(qi)尚(shang)未(wei)鬆(song)開(kai)，將(jiang)導(dao)致(zhi)電(dian)動(dong)機(ji)嚴(yan)重(zhong)過(guo)載(zai)；反之，如電動機已經斷電
，而製動器尚未抱緊
，則重物必將下滑，即出現所謂的“溜鉤”現象。因此要有相應的防止措施。

3.3吊鉤拖動係統中要有機械抱閘裝置（機械製動器）。dangzhongwudiaozaikongzhongchuxianturantingdiandeqingkuang

，ruguobujiazhuangjixiebaozhazhuangzhi，zhongwujiuhuiyouxiahuadeweixian。yinci
，diaogoudiandongjizhoushangbixujiazhuangzhidongqi。changyongdeyoudiancitiezhidongqiheyeyadiancizhidongqideng。

 

4、係統構成與控製原理

4.1係統構成

4.1.1變頻器的選擇。

集裝箱裝卸機的大、小車（平移機構）拖動係統對係統的性能要求不高，為了節省成本，選用V/F控製方式的通用變頻器INVT-CHF100即可滿足要求。（本文從簡）；裝卸機吊鉤（提升機構）拖動係統要求有較高的起動轉矩和調速性能，必須采用矢量控製型變頻器。本文采用INVT-CHV100係列矢量變頻器。CHV100係列變頻器具有以下技術特點：

a
、 起動轉矩：無PG矢量控製0.5Hz/150%（SVC）；有PG矢量控製0Hz/180%（VC）（零速全轉矩功能，又稱零伺服功能，即零速是電動機仍然能輸出180%的額定轉矩，使重物停在空中）。

b、過載能力：150%額定電流60s
；180%額定電流10s

c、調速比：無PG矢量控製：  1：100；有PG矢量控製：  1：1000

d、速度控製精度：無PG矢量控製：±0.5%最高速度；有PG矢量控製：±0.1%最高速度。

吊鉤提升電機的功率為：75kw。為了保證足夠的起動和運行力矩，故將變頻器的容量放大一個規格。選用：INVT-CHV100-090G-4型變頻器+I/O擴展卡。為了節省成本
，精簡控製係統，本方案采用無PG矢量的控製方式

4.1.2 PLC
、HMI的選擇

日本三菱的FX2N-40MR；台灣“威綸”觸摸屏 MT506LV

4.1.3製動單元的選擇

變頻器的製動單元應加大一個檔次，以便允許有較大的製動電流，縮短製動過程；製動電阻的額定功率應加大一倍。故選用：DBU-055-4（2個並聯）、製動電阻：13.6Ω/9600W（2個）。（也可以放大一個規格
，直接選用能量回饋單元：RBU-110-4。）

 

4.2係統控製原理

4.1係統控製原理說明

4.1.1主令開關

、超載、限位開關及變頻器的繼電器輸出信號1（故障輸出），作為三菱FX2N plc的輸入信號。

PLC的輸出信號控製變頻器的多功能輸入端子（控製變頻器的正反轉、多段速
、故障複位
、緊急停止等。）和主電源電路的通斷。

觸摸屏和PLC通過RS422串行接口相連

，PLC中的接口程序在PLC中為觸摸屏設立數據讀取區及相關狀態標誌，用於監視主鉤的高度
、載荷、運行狀態、故障信息等。

5.1.3變頻器直流母線上並聯兩個DBU-055-4製動單元和製動電阻
，用以消耗吊鉤下行過程中產生的能量
，實現變頻器的四象限運行。

 

5.2.3溜鉤問題處理。為了減少係統的“溜鉤”時間，盡量把減速時間設置得短些
，此處設為0.1s。此外
，PLC和變頻器時序邏輯的配合也相當重要。