1.引言
　　广东省云浮发电厂5T桥式抓斗是由操作台、运行机构和桥架组成的。运行机构是由三个基本自力的拖动系统组成：
　　年夜车拖动系统。拖动整台桥式抓斗顺着车间做“横向”运动（以操作者的坐向为准），年夜车的行走由2台11kW绕线机电牵引。
　　小车拖动系统。拖动抓斗顺着桥架作“纵向”运动。小车的行走由1台3.7kW的绕线机电牵引。
　　抓斗吊拖动系统。拖动抓斗作吊起、放下的上下运动及抓斗的铺开、闭合运动。抓斗的升降绳和开闭绳各由1套卷扬机构操作，卷扬机构的驱动机电为2台30kW绕线机电。
　　抓斗的所有机电都采用转子串电阻的方式启动和调速。在抓斗的使用进程中存在以下问题：
　　（1）由于采用转子串电阻的方式调速，机械振动年夜，行车不稳定，定位坚苦，抓斗摆动严重，容易造成机械装备的损坏。转速随负荷变化，调速效果差，所串电阻因持久发烧而使电能消耗较年夜，效率较低。
　　（2）抓斗的机电采用绕线机电，经常发生碳刷磨损严重、机电及转子绕线过热，造成维护年夜。另外，操作员在抓斗定位时，经常打反车，使机电发生过载现象，影响机电的使用寿命。
　　（3）由于抓取搬运工作的距离较近，机电处于频仍启动及变速状态，控制机电的时间继电器和交流接触器处于频仍动作状态，电气元件容易损坏。
　　（4）在抓取原煤后提升时，难以保证升降绳与开闭绳平均受力，严重影响钢丝绳的使用寿命。
　　交流变频器调速已普遍运用到许多领域，而PLC可以实现输进、输出旌旗灯号的数字化，哄骗编程能实现多种功能，由两者配合组成的数字控制系统，可年夜年夜改善原本的控制系统的功能，也能够解决桥式抓斗故障率高的问题。

2 改造方案 
　　 2.1 采用PLC进行系统控制 
　　将抓斗外围电控装备输进旌旗灯号接进PLC的I/O模块，同时凭据抓斗现实工况对PLC进行合理编程。控制原理图如图1所示。

图1 桥式抓斗控制原理框图
　

　　（1）PLC具有闭锁启动功能，司机在启动装备前必需把主令控制器全数切至零位和桥抓的进出门的门限开关到位，才能接通主电源。操作主令开关上有状态指示灯，经由过程指示灯的闪灼频率来显示各类故障状态。
　　（2）抓斗提升和开闭操作有钢丝绳高限位庇护，年夜车、小车有行程开关庇护，各个装备的庇护动作只影响装备自己的动作。
　　（3）所有的变频器的故障旌旗灯号都接进PLC，年夜车的两个变频器中有一个有故障旌旗灯号，年夜车就不能动作。其它的变频器泛起故障只影响装备自己的动作。
　　（4）抓斗提升与下降、闭合和开启和小车前行和撤退退却、年夜车左行和右行有操作互锁。
　　（5）年夜车、小车速度的档位切换，可实现平稳切换。
　　（6）制止司机哄骗打反车来对年夜车和小车进行定位。
　　（7）实现提升绳和开闭绳的自动追速功能。
2.2 机电的改造
　　用变频器调速替换原本的串电阻调速方式,机电可改成鼠笼机电,取消原有串电阻调速的外围电路的时间继电器与交流接触器。年夜车的两台机电用11kW的鼠笼机电，小车的机电用3.7kW鼠笼机电，开闭和升降机电都用30kW的鼠笼机电。
2.3 变频器的运用
　　变频器启动机电为软启动，同时年夜车的两台行走机电可经由过程变频器将两台机电传动做电气的联锁互动，可将其在电气控制上设计成主从控制,从而使年夜车运行振动减小，运行平稳，定位准确，在开闭和升降的控制变频器的法式里设置。当变频器的输出力矩到达设定值时，机械抱闸方可打开。另外，在抓斗运行的进程中，开闭变频器或升降变频器泛起故障，机械抱闸会抱死，抓斗不会溜钩；在桥抓的总电源停电时，机械抱闸也会抱死。
2.4 电气制动
　　液压抱闸系统在改造时将与变频器进行电气联锁。即只有变频器有年夜转矩输出时，液压抱闸才能松开。当变频器没有转矩输出时，液压抱闸合闸，锁死机械装配。所使用的变频器在机电制动时，会泛起机电处于再发电运行状态，变频器就需制动电阻耗散这部份能，同时使机电的制动能力提高。

3 系统设置装备摆设及选型
　　3.1 变频器的选择
　　（1） 变频器容的选定
变频器容的选定一般要知足表1所列的要求。

式中: PM —负载要求的电念头轴输出，kVA;
VN —额定输出电压V;
IN —额定输出电流A;
η —机电效率（约0.85）;
k —电流波形抵偿系数（约1.05～1.1）;
—机电的功率身分。
选用的变频器的容要比机电的额定容年夜一档。
　　（2） 提升和开闭变频器选用门用于起重的变频器
　　（3） 过载能力为额定电流的150%，延续60s
凭据表1选用的ABB变频器如表2所示：

　3.2 PLC的选择
　　（1）基于桥式抓斗工作情况粉尘多和在运行进程中振动年夜，PLC的防护品级要高，一般到达IP67;
　　（2）有数字输进通道和模拟输进通道。模拟输进通道用于对电流旌旗灯号的处置,选用西门子的LOGO230R。
　3.3 制动电阻容的选择
　　制动电阻用于将电念头的再生电能转换成热能而消耗失落。
　　（1）制动电阻RB的阻值
　　一般情况下，RB的年夜小要使制动电流不跨越变频器额定电流的一半为好，即
RB≥2UD/IN （1）
UD—变频器的直流回路电压V;
IN—变频器的额定电流A;
（2）制动电阻的功率PB
PB≥UD2/RB （2）
（3）制动电阻的拔取
凭据式（1）和（2），选择的制动电阻如表3所示

　　备注：有两台年夜车变频器，每台变频器用两个电阻。提升、开闭和年夜车变频器的电阻使用并联的接法。
　　（4）制动机电的阻值及其容，也能够选择厂家提供的与变频容相匹配的放电部件。

4　 PLC和变频器组态时要斟酌的问题
　　（1）桥抓司机在卸煤时，为了赶快完成使命，经常哄骗打反车来对小车和年夜车实行定位，这类做法会缩短年夜、小车控制机电的寿命和加年夜传念头械的磨损。为了杜尽桥抓司机的这类做法，在PLC编程时，在年夜、小车的操作指令中加进0.2s的延时，这样就能够使打反车不起作用。
　　（2）抓斗开闭、升降防溜钩。哄骗变频器自己具有的功能经由过程合理的设置使其到达抓斗开闭、升降防溜钩的要求。
经由过程设定变频器的输出力矩到达年夜输出力矩的20%（可以凭据现实情况来设定）时，机械抱闸才能打开。
　　（3）自动追速功能。抓斗在抓取物料后提升时，往往只有开闭钢丝绳受力，容易使其损坏，这是要求提升钢丝绳在快的时间里与开闭钢丝绳一起受力。为到达这个要求，在PLC法式里设计一段小法式，其原理如图2所示。

　　当提升机电电流AI1小于开闭机电电流AI2的95%（这个值可凭据现场的现实情况作适当的修改）时，模拟比力模块就发出旌旗灯号“1”，若是这时候提升、闭合旌旗灯号存在，PLC发出提升750r/min的旌旗灯号到提升变频器，而开闭变频器获得的旌旗灯号是700r/min，从而到达追速的作用。当提升与开闭机电的出力平衡时，提升机电的转速就切换回700r/min，与开闭机电的转速一样。

5 竣事语
　　（1）由于用鼠笼机电取代了绕线机电，消除电刷和滑环经常出的故障。
　　（2）采用变频调速后，机电可以在基本停住的情况下进行抱闸，闸皮的磨损情况将年夜为改善。
　　（3）控制系统的故障率低。原控制系统是由复杂的接触器、继电器系统进行控制，故障率高，采用PLC和变频器调速系统后，控制系统简化，靠得住性年夜为提高。
　　（4）节能效果好。绕线机电在低速运行时，转子回路的外接电阻消耗年夜的电能，采用变频调速系统后，可以勤俭外接电阻消耗的年夜电能。
　　（5）调速较着提高。采用了变频调速系统后，调速精度可达1%，且调速平稳。