電氣控制論文基于plc的10t橋式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-全文預(yù)覽
【正文】 直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)，其控制功率從 300HP到 4000HP，并采用 PLC對(duì)整機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施故障診斷、檢測(cè)、報(bào)警及控制。 橋式起重機(jī)電氣設(shè)備調(diào)速控制的方法很多，對(duì)直流驅(qū)動(dòng)來(lái)講 60年代采用發(fā)電機(jī)一電機(jī)系統(tǒng)。 傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)采用的是繼電器邏輯控制電路，這種控制易出故障，維護(hù)不便，運(yùn)行壽命短，正逐步被淘汰。對(duì)于提高橋式起重機(jī)的工作效率和可靠穩(wěn)定性，應(yīng)用現(xiàn)代 CAD/CAM技術(shù)，增強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求的相應(yīng)速度，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力具有重要 的實(shí)際意義。使用起重機(jī)械能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，甚至完成人們無(wú)法直接完成的某些工作。除此之外，大車還設(shè)有滑行控制，該控制具有緩沖震蕩、節(jié)能的效果。從而減少了主電路中的電氣元件。運(yùn)用西門子 PLC 編程軟件 STEP 7 MicroWIN SP6，小車梯形圖程序編寫如下： 小車控制系統(tǒng)的梯形圖程序 起升機(jī)構(gòu)的 PLC 程序設(shè)計(jì)。圖中的 L L L3分別是三臺(tái)變頻器的交流電抗器，它的主要作用是限制沖擊電流，改善功率因數(shù)，濾除高次諧波從而減少不良影響。三臺(tái)電磁制動(dòng)器 YB YB YB3都是斷電制動(dòng)，通電松開。由于該三檔速度所使用的傳動(dòng)機(jī)械是不變的傳動(dòng)系數(shù)也不變，于是可得： 3332 ff ??， 32f =30Hz， 33f =，式中 32f 為中速檔變頻器的工作頻率， 33f 為變頻器低速檔工作的頻率。上下移動(dòng)的速度也可以劃分成三個(gè)檔，即高速、中速、低速。本設(shè)計(jì)中的 QD 型起重機(jī)，在工頻電源下小車的速度為 43m/min,即高速。為了大車定位準(zhǔn)確，需要增加點(diǎn)動(dòng)控制功能，點(diǎn)動(dòng)控制的為三檔速度中的低速檔。根據(jù)起重機(jī)械安裝使用維修檢驗(yàn)手冊(cè)上的數(shù)據(jù)，起重量小于 50 噸的起重機(jī)，大車的高速速度為 80~125m/min,中速為 63~100m/min,低速為 20~50m/min。 變頻器 FRF54030KCH的額定電流為 57A，則制動(dòng)電阻的取值范圍為 歐～ 歐。 f 為最大頻率，單位 Hz。 交流接觸器的作用 :電源一旦斷電，在變頻器內(nèi)部保護(hù)功能起作用時(shí)，通過(guò)接觸器自動(dòng)將變頻器與電源電源脫開，以免在外部端子控制狀態(tài)下重新供電時(shí)變頻器自行工作，以保護(hù)設(shè)備的安全及人身安全。 變頻器的配置和制動(dòng)電阻 變頻器基本配置的選擇 變頻器的基本配置有隔離開關(guān)、交流接觸器、交流電抗器、直 流電抗器。 ① 連續(xù)恒載 單臺(tái)變頻器單臺(tái)電動(dòng)機(jī) 運(yùn)行的場(chǎng)合 所需的變頻器容量（ kV四臺(tái)電機(jī)選用三臺(tái)變頻器來(lái)控制， 橋式起重 機(jī)的負(fù)載類型屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載類型，有兩種變頻器類型可以選擇：一是采用普通功能型變頻器。當(dāng)起重機(jī)運(yùn)動(dòng)到期限位置或主電路發(fā)生短路、過(guò)流、斷相、過(guò)載、突然停電等時(shí)，會(huì)使行程開關(guān)動(dòng)作或變頻器發(fā)出短路、過(guò)流等信號(hào)輸入到 PLC 輸入端，使 PLC 發(fā)出變頻器停止、電磁制動(dòng)器制動(dòng)等信號(hào)?；?PLC 的 10t 橋式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 ： 橋式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要從安全性和功能性兩個(gè)方面著手進(jìn)行，主要包括主電路的設(shè)計(jì)和控制電路的設(shè)計(jì)，主電路中的設(shè)計(jì)以變頻器的連接和參數(shù)設(shè)定為主，控制主要以 PLC 程序的設(shè)計(jì)以及和變頻器連線、輸入輸出端子的分配。當(dāng) PLC 控制變頻器頻率端子輸入信號(hào)時(shí)或正反信號(hào)，控制變頻器的端子對(duì)變頻器發(fā)出改變頻率的信號(hào)正反轉(zhuǎn)的信號(hào)，從而使被控電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變或者轉(zhuǎn)速方向發(fā)生改變。 圖 控制方案簡(jiǎn)圖 一、 變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 變頻器的選擇 本設(shè)計(jì)中橋式起重機(jī)共有六個(gè)電動(dòng)機(jī)需要變頻器來(lái)控制，即大車兩個(gè)電機(jī)、小車起升機(jī)構(gòu)各一個(gè)。變頻器的容量要與電動(dòng)機(jī)功率優(yōu)化匹配，但不能僅由電動(dòng)機(jī)的功率確定變頻器的容量，變頻器的額定輸出電流也是選擇變頻器的容量時(shí)必須考慮的。 大車電機(jī) 變頻器可以選擇型號(hào)為 FRF54030KCH。所以隔離開關(guān)選擇型號(hào)為GLCK125A 的隔離開關(guān)，該型號(hào)的隔離開關(guān)額定電流為 125A。 I 為額定電流，單位 A。直流回路電壓可計(jì)算為 6 0 05 9 8 0 ????? VU D 變頻器 ,則制動(dòng)電阻的取值范圍為 40歐～ 80歐。左右移動(dòng)的速度可以劃分成三個(gè)檔，即高速、中速、低速。由于該三檔速度所使用的傳動(dòng)機(jī)械是不變的傳動(dòng)系數(shù)也不變，于是可得： 1312 ff ?? ， 12f =， 13f =，式中 12f 為中速檔大車變頻器的工作頻率， 13f 為大車變頻器低速檔工作的頻率。根據(jù)起重機(jī)械安裝使用維修檢驗(yàn)手冊(cè)上的數(shù)據(jù)，起重量小于 50 噸的起重機(jī)，小車的高速速度為 40~63m/min,中速為 32~50m/min,低速為 10~25m/min。 對(duì)于起升機(jī)構(gòu)，必須可以上下移動(dòng)。中速在中速檔中本設(shè)計(jì)選擇為 8m/min，低速在低速檔中選擇為 3m/min。大車變頻器連接有兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，小車和起升機(jī)構(gòu)各連接一臺(tái)變頻器。變頻器的指示燈 HL HL HL3 是用來(lái)指示變頻器運(yùn)行狀況的，當(dāng)變頻器正在停止或正在直流制動(dòng)時(shí)，該燈就會(huì)點(diǎn)亮。運(yùn)用西門子 PLC 編程軟件 STEP 7 MicroWIN SP6，大車梯形圖程序編寫如下： 大車控制系統(tǒng)的梯形圖程序 小車的 PLC 程序設(shè)計(jì)。其中變頻器具有短路保護(hù)，缺相保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等，從而使主電路中省去各個(gè)電動(dòng)機(jī)的熱繼電器、熔斷器、缺相保護(hù)裝置等。控制電路中實(shí)施控制的主要元件是 PLC，被控對(duì)象分別為大車、小車、起升機(jī)構(gòu)，都采用凸輪控制器來(lái)控制他們低、中、高轉(zhuǎn)速，都設(shè)有正反轉(zhuǎn)點(diǎn) 動(dòng)，變頻器故障信號(hào)保護(hù)，電磁制動(dòng)器都采用斷電制動(dòng)。它具有承載能力大，工作可靠性高，制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是目前國(guó)內(nèi)的橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)型式比較落后，和國(guó)外同類產(chǎn)品相比仍有很大差距。橋式起重機(jī)的各部分動(dòng)作都是通過(guò)電氣進(jìn)行控制的， 為了提高橋式起重機(jī)的使用效率和可靠穩(wěn)定性，應(yīng)用 PLC控制系統(tǒng)對(duì)起重機(jī)電氣設(shè)備進(jìn)行控制已成為必然。為了提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性和設(shè)備的工作效率，設(shè)計(jì)了一套以 PLC為核心控制器的橋式起重機(jī)電氣設(shè)備控制系統(tǒng)，用來(lái)取代以往的較復(fù)雜的繼電器 —接觸器控制 。 從交流驅(qū)動(dòng)來(lái)講 :常規(guī)的常采用繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，為滿足重物下放時(shí)的低速，一般依靠能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)，后來(lái)還采用渦流制動(dòng)，還有靠轉(zhuǎn)子反饋控制制動(dòng)、反接制動(dòng)、單相制動(dòng)器抱閘松勁的所謂軟制動(dòng)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外開發(fā)研制變頻調(diào)速， PLC可編程序控制器的應(yīng)用控制系統(tǒng)的性能更加完美。 可編程序控制器 PLC引入到交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)后，使傳動(dòng)系統(tǒng)性能發(fā)生了質(zhì)的變化。直流電動(dòng)機(jī)之所以與有良好的控制性能，其根本原因
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