【正文】 停止。各電動機(jī)正反轉(zhuǎn)、各電動機(jī)變頻器輸出、過電流保護(hù)輸出是控制和保護(hù)各電動機(jī)工作的口線。 圖 大車 PLC 及變頻器接線示意圖 大車 PLC 及變頻器的接線示意圖如上圖 所示。 K K7連接的是變頻器的急停及復(fù)位端子。 小車的安全 措施主要有前后兩個(gè)限位的行程開關(guān)，當(dāng)行程開關(guān)動作時(shí)，就會切斷電動機(jī)電源，使電磁制動器動作，防止小車在軌道端點(diǎn)碰撞。控制小車的變頻器具有過流保護(hù)、過載保護(hù)等保護(hù)功能，當(dāng)保護(hù)功能中的任何一個(gè)保護(hù)動作時(shí)，變頻器就會停止輸出，同時(shí)發(fā)出故障信號 ,將該故障信號輸入到控制電路中，使起升機(jī)構(gòu)的電磁 制動器動作，防止自由下落等事故的發(fā)生。公用程序則實(shí)現(xiàn) PLC 模擬的主令控制器的功能，并將信息存 入中間繼電器中。另外，設(shè)有總電路開關(guān)，當(dāng)啟動開關(guān) 接通，停止開關(guān) 及過電流保護(hù)開關(guān) 常閉觸頭 閉合時(shí)，接通總電源輸出開關(guān) ， 并自保持。 編程的基本思想是用比較傳送的方式，按下 或 時(shí)，使存儲器 VB100 中的數(shù)在 1～ 5 間順序變化，控制輸入到變頻器中的檔位變化實(shí)現(xiàn)調(diào)速。公用程序的 STL 語言如下： TITLE = 公用程序 Network 1 上電及主令開關(guān)經(jīng)過零位時(shí)清檔位存儲器 VB100 LD //主令控制器零位開關(guān) ED //出現(xiàn)下降沿 LD //主令控制器處于向前位 ED OLD LD //主令控制器處于向后位 ED OLD O //上電的 第一個(gè)周期 AN //停止按鈕按下時(shí)，不完成初始化 MOVB 0, VB100 //清檔位存儲器 VB100 Network 2 VB100 為 0 時(shí) 置 1 LDB= VB100, 0 //比較 VB100 中的數(shù)與 0 的大小 = //將比較后的結(jié)果存入 Network 3 VB100 為 5 時(shí) 置 1 LDB= VB100, 5 //比較 VB100 中的數(shù)與 5 的大小 = //將比較后的結(jié)果存入 Network 4 接一次， VB100 加 1（ VB100 小于 5） 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都 有 LD //加速開關(guān) EU //出現(xiàn)上升沿 AN //中間繼電器 ， VB100 大于 5 時(shí)， 通電 INCB VB100 //VB100 自增 1, Network 5 接一次， VB100 減 1（ VB100 大于 0） LD //減速開關(guān) EU AN //中間繼電器 ， VB100 小于 0 時(shí)， 通電 DECB VB100 //VB100 自減 1 Network 6 速度輸出程序 LDN //停止按鈕 常閉觸點(diǎn) AN //串聯(lián)正反轉(zhuǎn)中間繼電器， AN //防止按下正反轉(zhuǎn)時(shí) ,進(jìn)行加減速操作 A //主電源輸出點(diǎn) LPS LDB= V。另外，在上電的第一個(gè)周期， 得電， VB100 也將置零。 [1]主程序梯形圖設(shè)計(jì)如下： 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 主程序梯形圖程序設(shè)計(jì) 公用程序 設(shè)置公用程序可以充分利用 PLC 的 I/O 點(diǎn)，減少外部接線，公用程序主要用來是實(shí)現(xiàn)電機(jī)的提減速，正反轉(zhuǎn)?，F(xiàn)分別介紹各程序的功能： 主程序 主程序的主要功能是實(shí)現(xiàn)調(diào)用各子程序。橋式起重機(jī)的程序可分為主程序、公用程序、大車程序、小車程序、主鉤程序、副鉤程序六個(gè)部分。 起升機(jī)構(gòu)的安全措施主要有一個(gè)防止撞頂?shù)南尬坏男谐涕_關(guān)和一個(gè)過載保護(hù)的行程開關(guān)。 大車的安全措施主要有左右兩個(gè)限位的行程開關(guān)以及操作室門欄保護(hù)，當(dāng)行程開關(guān)動作時(shí)，就會切斷電動機(jī)電源，使電磁制動器動作，防止大車在軌道端點(diǎn)碰撞。輸出口上接的是許多小型繼電器。 PLC 系統(tǒng)接線方式 可編程控制器完成系統(tǒng)邏輯控制部分，含接受主令控制器 送來的操作信號、對變頻器的控制及系統(tǒng)的安全保護(hù)。 [2] 輸出端口的分配方式：主電路電源以及各電動機(jī)電源為整個(gè)電路提供電源，由于各電動機(jī)均設(shè)有獨(dú)立的電源，所以各電動機(jī)可以單獨(dú)控制。主令控制器各位置接入 PLC 的輸入端口，操作人員可通過控制屏控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，加減速等操作。本設(shè)計(jì)選用 CPU 型號為 CPU224 的 PLC，外加三個(gè) EM223（ 8 入 /8 出）數(shù)字量擴(kuò)展模塊，這樣 I/O 數(shù)量擴(kuò)展就為 38 入 /34 出，滿足系統(tǒng)要求。其可以單機(jī)運(yùn)行，由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面 (HMI)可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成 PLC 網(wǎng)絡(luò)。 （ 5） PLC 體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 PLC 基本采用箱體式結(jié)構(gòu)，體積較小，易于安裝在控制箱中，采 用 PLC 控制系統(tǒng) 功能強(qiáng)大，調(diào)速、定位的功能都可以由電器方式實(shí)現(xiàn)，減少機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 圖 可編程控制器基本結(jié)構(gòu)示意圖 在現(xiàn)代工業(yè)控制中， PLC 由于具有以下特點(diǎn) : （ 1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性一般是選擇控制裝置的首要考慮因素。如下圖 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。 直流回路電壓可計(jì)算為 6 0 05 9 8 0 ????? VU D () 大車變頻器 6SE64402AD31 的額定電流為 30A,則制動電阻的取值范圍為 10 歐 ～ 20歐。 [7] 通過利用上述公式的計(jì)算，橋式起重機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變頻器如表 33 所示 : 表 33 各機(jī)構(gòu)的變頻器參數(shù) 變頻器型號 額定功率 /電流 主起升機(jī)構(gòu) 6SE70272ED61 37KW/48A 副起升機(jī)構(gòu) 6SE702747ED61 22KW/47A 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 6SE64402AD31 15KW/30A 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 6SE64402AD25 變頻器主要 參數(shù)設(shè)置 首先將所用電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)輸入 P80_ P85，大車變頻器應(yīng)輸入幾個(gè)電機(jī)的總電流及總功率，并且大車變頻器帶有幾個(gè)電機(jī)時(shí)應(yīng)運(yùn)行于線性頻率 /電壓特性，速度變化采用固定頻率的迭加，同時(shí)利用變頻器的制動器接通、斷開功能由 RL2 輸出繼電器觸點(diǎn)控制機(jī)械制動器，使行走機(jī)構(gòu)在電機(jī)停止時(shí)不會由于外力而隨意移動。變頻器的容量是按上式計(jì)算得到的。 B. 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 采用變頻器驅(qū)動異步電動機(jī)調(diào)速，運(yùn)行機(jī)構(gòu)根據(jù)異步電動機(jī)的額定電流來選擇變頻器，或者根據(jù)異步電動機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的電流值（最大值）來選擇變頻器，通常令變頻器的額定電流≥ （ ～ ） 電動機(jī)的額定電流或電動機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的最大電流。等額變頻器僅能提供小于 150%超載力矩值，為此可通過提高變頻器容量或同時(shí)提高變頻器和電機(jī)容量來獲得 200%的力矩值。 （ 5） 速度檢測電路 ：以裝在異步電動軸機(jī)上的速度檢測器（ TG、 PLG 等）的信號為速度信號，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 2） 電壓、電流檢測電路 ：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。 （ 2） 續(xù)流二極管 VD7～ VD12 ① 頻率下降，電機(jī) 會 處于再生制動狀態(tài)，再生電流通過 VD7～ VD12 整流后返回給直流電路； ② V1～ V6 逆變過程中，同一橋臂的兩個(gè)逆變管不停地處于導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)。 RB 的作用就是將這部分回饋能量消耗掉。 SL 作用：當(dāng) CF 充電到一定電壓， SL閉合，將 RL短路。 因?yàn)槭茈娙萘亢湍蛪旱南拗疲瑸V波電路通常由若干個(gè)電容器并聯(lián)成一組，又由兩個(gè)電容器組串聯(lián)而成。 通過利用上述公式的計(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 32所示 : 表 32 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)參數(shù) 電機(jī)型號 電機(jī)功率 /電流 主起升機(jī)構(gòu) YZR225M8 26KW/55A 副起升機(jī)構(gòu) YZR180L8 13KW/ 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) YZR160M16 2*小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) YZR132M26 4KW/ 變頻器 變頻器選型 本系統(tǒng)選用的是西門子變頻器，西門子變頻器具有較合理的價(jià)格，完整的理論計(jì)算書及輔件推薦值，有 利于用戶進(jìn)行合理選用。 B. 副起升機(jī)構(gòu)： （ 1）初選電動機(jī) ? ? ? ? NNgGQG Q 1 5 0 5 05 0 0 00 ??????? () smmv q / in/15 ?? ?? KWKWvGP qQj 5021000 ?? ??? ? () 根據(jù)電動機(jī)樣本，選用 YZR180L8 電機(jī)，當(dāng) S3， %25?JC 時(shí)，電動機(jī)允許功率為 13KW。普通電機(jī)與變頻電機(jī)在不連續(xù)工作狀態(tài)下特性基本一致 。目前，變頻器己經(jīng)發(fā)展到除非有超同步調(diào)速的要求或呈 1:20 以上的大速比，一般無須選用變頻專用電機(jī)作變頻系統(tǒng)的電動機(jī)。 圖 3 檔主令開關(guān)及增減電阻按鈕示意圖 電機(jī)的選用 變頻調(diào)速對電動機(jī)的要求 采用變頻調(diào)速時(shí)，由于變頻器輸出波形中高次諧波的影響以及電動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍的擴(kuò)大產(chǎn)生了一些與在工頻電源下傳動時(shí)不同的特征。該主令控制器延續(xù)了凸輪控制器向前向后操作時(shí)的互鎖，而且符合起重機(jī)操作人員的操作習(xí)慣，使用 兩只按鈕進(jìn)行升降速更加方便，其實(shí)現(xiàn)的控制要求主要有： （ 1） 電動機(jī)的方向控制由主令控制器實(shí)現(xiàn)，手柄置向前位時(shí)， 接通，正轉(zhuǎn)接觸器工作，電動機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)；手柄置向后位時(shí)， 接通，反轉(zhuǎn)接觸器工作，帶動電動機(jī)反轉(zhuǎn)。以滿足大電流切換的需要， PLC 的輸出應(yīng)該連接接觸器及繼電器。下圖畫出了橋式起重機(jī)的 PLC 控制原理圖。使用橋式專用變頻器代替轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，增加了機(jī)械特性硬度，也不存在發(fā)熱問題，提高了系統(tǒng)效率； 5 臺電動機(jī)共用一 臺主令控制器控制，減少了按鈕數(shù)量，從而提高了系統(tǒng)可靠性。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。所以傳統(tǒng)的繼 電器控制和串電阻調(diào)速會在操作中存在很多問題： （ 1） 電動機(jī)及其所串電阻燒損和斷裂故障經(jīng)常發(fā)生； （ 2） 繼電接觸器控制系統(tǒng)可靠性差，操作復(fù)雜，故障率高； （ 3） 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速調(diào)速效果不理想； （ 4） 所串電阻長期發(fā)熱，電能浪費(fèi)大，效率低等。 整個(gè)起重機(jī)五臺電動機(jī)保護(hù)電路如圖 下方圖所示。 傳統(tǒng)橋式起重機(jī)的控制原理 傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)基本 采用繼電器控制和串電阻調(diào)速，使用凸輪控制器控制各臺電動機(jī)。在操縱室內(nèi)，主要裝有大小車運(yùn)動機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)的操縱系統(tǒng)和有關(guān)裝置，如控制器、保護(hù)箱及照明開關(guān)箱；有關(guān)安全開關(guān)，如緊急開關(guān)、電鈴開關(guān)等。但分別驅(qū)動的運(yùn)行機(jī)構(gòu)是用兩臺同樣型號的電動機(jī)，用同 一控制器控制。 其車輪通過角型軸承箱固定在橋架的端梁上，其主要作用是驅(qū)動大車車輪沿軌道運(yùn)行。小車移行機(jī)構(gòu)由電動機(jī)、 主動輪 、制動器等組成。 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)由小車架、小車移行機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)組成。 [8] 經(jīng)過 幾十年的發(fā)展，我國 國內(nèi) 橋式起重機(jī) 的控制技術(shù)水平已得到一定程度的提高， 但是與國際水平還有一定距離 。 起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動與 控制的改進(jìn)。所以有對橋式起重機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行研究很必要。 課題設(shè)計(jì)的意義 近幾年自動化控制技術(shù)和電氣傳動得到了飛快的發(fā)展。但是起重機(jī)的工作環(huán)境 一般比較惡劣，較長時(shí)間的使用會導(dǎo)致碳刷的接觸器磨損較大，加上任務(wù)重，操作流程復(fù)雜，觸頭消蝕嚴(yán)重。 1 駕駛室 2輔助滑線架 3交流磁力控制盤 4電阻箱 5起重小車 6大車拖動電動機(jī) 7端梁 8主滑線 9主梁 圖 橋式起重機(jī)整體示意圖 本課題研究的內(nèi)容和意義 課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容： 本次設(shè)計(jì)主要研究如何用可編程控制器與變頻器相結(jié)合來取代傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)。其中以吊鉤橋式起重機(jī)應(yīng)用最廣。因此，起重機(jī)將向現(xiàn)代化、智能化、更安全可靠的方向發(fā)展。 programmable logic controller 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................... III ABSTRACT .........................