【正文】 的主要作用是在控制電路的控制下，將平滑電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電源。控制電路的主要作用是完成對(duì)逆變器開(kāi)關(guān)控制、對(duì)整 流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能。開(kāi)關(guān)輸入接口接收外部的邏輯控制命令，開(kāi)關(guān)輸出接口向外部發(fā)出變頻器運(yùn)行、故障等狀態(tài)信號(hào)；模擬量輸出接口向外部提供變頻器的頻率、電流等運(yùn)行參數(shù)。在傳動(dòng)控制領(lǐng)域，電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制精度、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩的控制等都會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定 性和系統(tǒng)跟蹤誤差產(chǎn)生較大的影響。但是轉(zhuǎn)差頻率控制并未能實(shí)施對(duì)電機(jī)瞬間時(shí)轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)控制，而且動(dòng)態(tài)電流相位的延時(shí)會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)際動(dòng)態(tài)響應(yīng)。但是控制器的設(shè)計(jì)在某種程度上依賴與電機(jī)的參數(shù)，為了減少控制上對(duì)電機(jī) 參數(shù)的敏感性，已經(jīng)提出了許多參數(shù)識(shí)別、參數(shù)補(bǔ)償和參數(shù)自適應(yīng)方案，有些收到了良好的效果。觸頭、接線柱和聯(lián)板等為電氣結(jié)構(gòu)。 圖 26凸輪控制器的結(jié)構(gòu)原理圖 (a)整體結(jié)構(gòu)圖 (b)某一層 凸輪 結(jié)構(gòu)圖 (c)結(jié)構(gòu)原理圖 1靜觸點(diǎn) 2動(dòng)觸點(diǎn) 3觸點(diǎn)彈簧 4復(fù)位彈簧 5滾輪 6絕緣方軸 7凸輪 8滅弧及上海第二工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 滅弧罩 9聯(lián)板 10手輪 凸輪控制器控制電路 圖 23 為 KT1025J/ KT1425J/ KT1060J/ KT1460J/1 型 凸輪控制器 原理圖，用來(lái)控制起重機(jī) 平移機(jī)構(gòu)或提升機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)?？刂破?3對(duì)常閉觸點(diǎn)用來(lái)實(shí)現(xiàn)零位保護(hù)、并配合兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的行程開(kāi)關(guān)， SQl.. SQ2來(lái)實(shí)現(xiàn)限位保護(hù)。 一般 20/5 噸橋式起重機(jī)所用的凸輪控制器由三臺(tái) KT1225J/1 凸輪控制器分別控制大車(chē)、小車(chē)及吊鉤電動(dòng)機(jī)。如用于間斷長(zhǎng)期工作制時(shí)，其發(fā)熱電流不應(yīng)大于額定電流。 ? 控制電阻器來(lái)限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流并獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。主要用作起重機(jī)、軋鋼機(jī)及其它生產(chǎn)機(jī)械磁力控制盤(pán)的主令控制。其技術(shù)數(shù)據(jù)為：交流50HZ，額定工作電壓 380V 及直流 220V 一下；額定發(fā)熱電流 10A；額定操作頻率1200次 /h； LK18在 380V電壓，接通電流 26A， ?cos =,分?jǐn)嚯娏?， ?cos =時(shí)，電壽命為 100 萬(wàn)次。由于各機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)不同，對(duì)調(diào)速要求也不相同。不但要求高的轉(zhuǎn)速及起制動(dòng)的控制精度。變頻器運(yùn)行的效率為依據(jù)。通常選額定功率大一級(jí)的變頻器。在上海第二工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 運(yùn)行機(jī)構(gòu)正常停止時(shí)， 可選用自由停止方式，其停止時(shí)間可按實(shí)際生產(chǎn)中的運(yùn)行情況設(shè)定，以盡量滿足司機(jī)操作橋式起重機(jī)的需要為主。隨著高開(kāi)關(guān)頻率的工 GBT 等電力電子器件的使用、 PWM 調(diào)制、矢量控制、增強(qiáng)型 V/f 控制方法的應(yīng)用、使變頻器輸出波形、諧波成份、功率因數(shù)及使用效率得到了很大的改善，有效地提高了變頻控制電機(jī)的低速區(qū)轉(zhuǎn)矩。 變頻起重機(jī)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選型 起重機(jī)起升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的調(diào)速比一般不大于 1:20，且為斷續(xù)工作制，通常接電持續(xù)率在 60%以下，負(fù)載多為大慣量系統(tǒng)。 電動(dòng)機(jī)的冷卻 一般變頻器在調(diào)速比為 1:20 的范圍內(nèi)能確保起重機(jī)上普通電機(jī)有 150%的過(guò)載力矩值。 計(jì)算及電機(jī)的選取 根據(jù)書(shū)上及網(wǎng)上所查得的有關(guān)本課題所需數(shù)據(jù)如下： 小車(chē)車(chē)輪直徑：Φ 315mm 大車(chē)車(chē)輪直徑：Φ 630mm 起重機(jī)總 重： 小車(chē)自重： 吊鉤自重： 500kg 小車(chē)運(yùn)行摩擦阻力系數(shù) ? = 大車(chē)運(yùn)行摩擦阻力系數(shù) ? = 計(jì)算如下： 主起升機(jī)構(gòu)： （ 1）初選電動(dòng)機(jī) ? ? ? ? NNgGQG Q 2 2 0 1 1 0 0 0 0 0 00 ??????? smmv q / in/ ?? KWKWvGP qQj ????? ? 根據(jù)電動(dòng)機(jī)樣本，選用 YZR225M8 電動(dòng)機(jī)，當(dāng) S3， %25?JC 時(shí)，電動(dòng)機(jī)允許功率為 26KW。 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)： （ 1）運(yùn)行靜阻力，大車(chē)運(yùn)行部分總質(zhì)量： ? ? ? ? NNgGQG G 5 2 5 8 1 8 6 0 02 5 0 0 0 0 ???????? 因?yàn)槭覂?nèi)運(yùn)行，風(fēng)阻力 01??G ，坡度阻力 0??G ，運(yùn)行摩擦阻力系數(shù) ? = 則 NNGGG GZ 6 8 2 5 8 1 81 ????? ? ? (2)運(yùn)行靜功率： ?yv 75m/min=大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)總效率 ?? KWKWvGP yz 0 0 0 6 8 01 0 0 01 ????? ? (3)運(yùn)行加速功率 取 stsm s ,/ 2 ??? KWKWgt vGPsyG 0 0 0 2 5 8 1 0 0 22 ??? ???? ?? （ 4）初選電動(dòng)機(jī) ? ? ? ? KWPPmP MN 11 1 ??????? ?? 上海第二工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 根據(jù)電動(dòng)機(jī)樣本，選用兩臺(tái) YZR160M16電動(dòng)機(jī)，當(dāng) %25?JC ， ?NP (5)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校驗(yàn) 根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》，該大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的接電持續(xù)率 %25?JC ， CZ=600，穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù) G=，所以， KWKWvGGP yz 0 0 0 6 8 0 0 02 ?? ???? ? 根據(jù)《橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，當(dāng) %25?JC ， CZ=600 時(shí)， ?NP ， 即 ,所以電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校驗(yàn)通過(guò)。這里選用適用于起重機(jī)使用的三菱公司的 FRF540系列變頻器?？紤]到電源電壓波動(dòng)因素及需通過(guò) 125%超載試驗(yàn)要求等因素，其最大轉(zhuǎn)距必須有 倍的負(fù)載力矩值，以確保其安全使用的要求。在變頻器功率選定的基礎(chǔ)上再作電流驗(yàn)證，公式如下 : CNI ＞ MI 式中 CNI 一變頻器額定電流， A MI — 電機(jī)額定電流， A （ 2）運(yùn)行機(jī)構(gòu) 采用變頻器驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速，運(yùn)行機(jī)構(gòu)根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)選擇變頻器，或者根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的電流值（最大值）來(lái)選擇變頻器，通常令變頻器的額定電流≥（ ～ ）電動(dòng)機(jī)的額定電流或電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的最大電流。變頻器的容量是按上式計(jì)算得到的。 接觸器 接觸器在變頻器主回路中僅在變頻器輔助器件或控制回路故障時(shí)起斷開(kāi)主回路的作用，一般不作回路開(kāi)斷器件用，故可按電機(jī)額定電流選用接觸器容量，無(wú)須按開(kāi)斷次數(shù)考核其壽命。 (2%— 5%)U 的選擇根據(jù)速比要求定，速比愈大百分比愈大。一 旦直流回路電壓超過(guò)一定的界限，該晶體管導(dǎo)通，并將過(guò)剩的電能通過(guò)與之相接的制動(dòng)電阻器轉(zhuǎn)化為熱能耗。 m）； N—— 電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 (在附加電阻制動(dòng)的情況下，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 )（ r/min）。m ）； LT —— 負(fù)載轉(zhuǎn)矩（ N 上海第二工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 4 PLC 在橋式起重機(jī)變頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用 本系統(tǒng)中可編程控制器的選擇及其特點(diǎn) PLC 概述 可編程程序控制器 (Programmable Controler)，也稱為 PLC(programmable Logic controler)，即是可編程邏輯控制器。 圖 可編程控制器基本結(jié)構(gòu)示意圖 PLC 系統(tǒng)選擇型 —— 三菱 FX2N— 48ER 目前 PLC 使用性能較好的 SIEMENS 公司、日本的三菱、歐姆龍、美國(guó)的 AB公司，根據(jù)性價(jià)比的選擇，根據(jù)被控對(duì)象的 1/0 點(diǎn)數(shù)以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面的考慮，采用三菱公司的 三菱 FX2N— 48ER。 (2)存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是存放程序集數(shù)據(jù)的地方， PLC 運(yùn)行所需的程序分為系統(tǒng)程序及用戶程序，存儲(chǔ)器也分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器、用戶存儲(chǔ)器及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。一般用來(lái)存放 PLC 工作過(guò)程中經(jīng)常變化，需要存取的數(shù)據(jù)。 (5) 通信接口 通信接口的作用主要是實(shí)現(xiàn) PLC 與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換?？刂圃撾妱?dòng)機(jī)的運(yùn)行方向、停止，以及加速，減速，實(shí)現(xiàn)重物的前后運(yùn)輸?shù)男枰??？刂圃撾妱?dòng)機(jī)的運(yùn)行方向、停止，以及加速，減速，實(shí)現(xiàn)重物運(yùn)輸?shù)男枰? （ 2）必要時(shí)需選用帶有屏蔽層的輸入和輸出信號(hào)電纜，并注意一端接地。低電平信號(hào)線應(yīng)與其它信號(hào)線分開(kāi)。 （ 7）一般要將 PLC 裝于專門(mén)的電柜中，要注意 PLC 四周留有 500mm 以上的凈空間，保證良好的通風(fēng)環(huán)境，在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，要充分考慮周?chē)h(huán)境的影響，盡量不要將 PLC 安裝在多塵、有油煙、有導(dǎo)電灰塵、有腐蝕性氣體、振動(dòng)、熱源或潮濕的地方。 控制系統(tǒng)由繼電器控制改為 PLC 控制，各機(jī)構(gòu)調(diào)速均采用變頻調(diào)速 。 上海第二工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 參考文獻(xiàn)： [1］ 張質(zhì)文 ,王金諾等．起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]．北京：中國(guó)鐵道出版社 .1998. 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Macmillan, New York,1988. 。減少了硬件和控制線，極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性。 根據(jù)要求，此系統(tǒng)要能達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況，結(jié)合 PLC 的強(qiáng)大功能、可靠性實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，采用 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)各電機(jī)的啟、停、電磁閥的開(kāi)關(guān)，數(shù)值的轉(zhuǎn)換、速度的檢測(cè)。 （ 5） PLC 電柜應(yīng)有獨(dú)立的接地線，接地電阻小于 10 歐姆。 （ 4）為避免干擾，同一電平等級(jí)的信號(hào)才能用一條多芯電纜傳輸。所以在本系統(tǒng)中也不例外，有必要考慮 PLC 的抗干擾措施。控制該電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方向、停止，以及加速，減速，實(shí)現(xiàn)重物的左右運(yùn)輸?shù)男枰? 變頻調(diào)速起重機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)控制的功能和要求 橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)主要完成對(duì)操作按鈕輸入的檢測(cè)、限位開(kāi)關(guān)的檢測(cè)、變頻器反饋值得檢測(cè)等。 (4) 輸出接口 上海第二工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 輸出接口主要完成 PLC 內(nèi)部信號(hào)到外部信號(hào)的轉(zhuǎn)換。 用戶存儲(chǔ)器 用戶存儲(chǔ)器一般采用 RAM 構(gòu)成，用于存放針對(duì)具體控制任務(wù)，用規(guī)定的 PLC 編程語(yǔ)言編寫(xiě)的控制程序。 診斷 PLC 內(nèi)部電路的工作故障和應(yīng)用程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。如圖 所示， PLC 內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。 （ 3） 制動(dòng)電阻額定功率的確定 制動(dòng)時(shí)平均消耗功率的計(jì)算如下： roP =（ BT MT ） 2 2n1n? *10 (4)電阻器額定功率計(jì)算 考慮到制動(dòng)時(shí)間的不連續(xù)性，電阻器的額定 功率 roP (許用功率 )，可按許用功率增加系數(shù) m（ m= roP / rP )和制動(dòng)電阻使用率 D 之間的關(guān)系曲線，由關(guān)系曲線可查得 m 值，再由用戶 rP 只 = roP /m 求得電阻器實(shí)配功率。 因此，制動(dòng)電阻 BR 應(yīng)按 BOR BR minR 的 關(guān)系選用。 制動(dòng)電阻器 （ 1） 制動(dòng)值的計(jì)算 BOR = UMB2C）（ 式中： CU —— 直流回路電壓（ V）； BT —— 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩（ N 制動(dòng)單元 為減小大慣性系統(tǒng)的減速時(shí)間，解決變頻器直流電路上的過(guò)電壓?jiǎn)栴}。為此，在變頻器的輸入端加接交流電抗器，以抑制變頻器造成的高頻峰值電流，或電容器開(kāi)斷造成的峰值電流對(duì)變頻器的危害。 通過(guò)利用上述公式的計(jì)算，選用改造后的橋式起重機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電機(jī)參數(shù)如表 所示 : 表 33 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)變頻器參數(shù) 變頻器型號(hào) 額定