一、现状及可行性分析
门式起重机主要从事煤炭的装卸业务，卸船作业主要依赖桥吊和门机设备。装卸机械设备状态的好坏，直接影响到公司卸船作业效率。带斗门机电控设备由于起升、开闭、变幅机构采用绕线转子异步电机转子串电阻调速，这种调速方法的缺点是调速电阻发热严重，导致环境温度迅速上升，综合性能指标差，效率低;异步电机有集电环和电刷，要求定期维护。再加上大量继电器、接触器的使用，导致故障频繁，维护量大。电气制动采用涡流电机制动，动态性能差而且耗能高。传统系统可编程控制器采用日立八十年代的产品，只能处理简单的开关量，扫描时间长，导致机械作业效率低。为此决定对该设备进行全面升级改造，传动上升级为变频调速，控制上升级成现在较先进的PLC 。采用南大傲拓NA系列 PLC在门机上应用后，与原系统相比可带来以下效益。
1)电动机机械特性变硬，定位精确，可以提高卸船效率。
2)运行平稳，起、制动平缓，运行中加、减速时对整机的冲击减小，安全性提高，延长了机械的使用寿命。
3)拆除涡流制动装置，电气制动由变频器实现，降低了能耗同时也减少了维护量。
4)机械制动在电机速度接近零速时投入，所以机械刹车的制动片寿命大大延长，维护费用下降。
5)将原来的绕线转子异步电机的调速电阻拆除;短接集电环把绕线转子异步电机当作鼠笼电机使用，节约了更换电机的成本。
6)交流接触器大量减少，电机实现无级调速;避免了因接触器触头频繁动作而烧毁以及由此引起的电机损坏故障。
7)结合功能强大的PLC以及变频器自身的保护、检测、故障报警等功能，可大幅提高电控系统的稳定性。
8)原 PLC成本高昂，采用南大傲拓NA400PLC价格合理，备件充足，维护方便降低了设备风险。
二、带斗门机的运行特点
1)门机在起动时应具有大的起动转矩，通常超过额定转矩的150%。
2)当抓斗下降时，电机将处于再生发电状态，其能量要向电源侧回馈。
3)起升、开闭机构在抓斗满载突然打开和由空载挖煤时负载会急剧变化。
4)由于机械制动的存在，电气制动与机械制动之间存在切换，切换不能平滑完成，时有坠斗现象。
5)变幅机构的变幅巴杆嘴在 35米处和9米处准确停止，在8米处紧急停止。
6)起升、开闭、变幅机构的调速通过触点式手柄完成调速电阻切换，切换时电机电流突变，冲击较大。
三、控制原理
根据门机的运行特点，同时为了满足门机高起动转矩、低速满转矩、快速的转矩上升时间和抱闸顺序控制功能的要求，我们选择了ABB的ACS600系列直接转矩控制变频器，相应地为了与变频器匹配选择NA400 PLC及profibus-DP模块CMM401-0102，用PLC和变频器组成一个多传动控制系统。结构简单、紧凑，占用空间小、维护方便。系统结构如图一。
图1.
在变幅机构(图二)上为了保证控制精度，准确定位变幅距离，在原来凸轮限位的基础上加装了绝对值编码器和光电感应开关，保证该机构安全稳定运行。
图2.
四、节能环保
采用这种控制方案，由于变频器带有能量回馈功能，节能环保。在抓斗上升过程中将来自供电单元的交流电变成直流电，直流根据plc的控制指令转换成交流输出到电机。在抓斗下降过程中将电机制动产生的能量整流成交流送回电网。抓斗是位能性负载，在下降制动过程中起升开闭电机处于发电状态，实现能量回馈电网，节电效果明显。根据统计按照以上方案的用电情况将比传统系统省电30%。
