【正文】 2020. .電器控制與 PLC控制技術(shù) [M].北京：機械上業(yè)出版社， 2020. .交流電機數(shù)字控制系統(tǒng) [M].機械工業(yè)出版社， 2020. .小型可編程控制器實用技術(shù) [M].北京 :機械工業(yè)業(yè)出版社 ,2020. .基于 PLC 控制的變頻調(diào)速在橋式起重機中的應(yīng)用 [M].機械工業(yè)出版社，2020. ，黃永紅 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 [M].北京 :機械工業(yè)出版社， 2020. .現(xiàn)代低壓電器及其控制技術(shù) [M].重慶：重慶大學(xué)出版社， 2020. .邏輯與可編程控制系統(tǒng) [M].北京 :機械工業(yè)出版社， 2020. .可編程序控制器原 理與應(yīng)用 [M].西安 :西安電子科技大學(xué)出版社，2020. .可編程控制器應(yīng)用技術(shù) [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 .2020. 公司 .SIMATIC S7300 可編程序控制器系統(tǒng)手冊 [Z].2020 公司 .自動控制系統(tǒng)的工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò) (電子版 )[Z]:4080. 。本設(shè)計要給出的就是針對常見的橋式起重機系統(tǒng) 編寫的控制程序。系統(tǒng)的輸入主要是總電源合閘信號、 3個主要被控設(shè)備的控制信號和相應(yīng)的位置極限信號；輸出時 3個拖動電動機的正反轉(zhuǎn)信號和聲光指示信號。 （ 24）要定期做安全技術(shù)檢查，做好預(yù)檢預(yù)修工作。 （ 20）起重機不允許互相碰撞，更不允許利用一臺起重機去推動另一臺起重機進行工作。如必須帶電作業(yè)時，須有安全措施保護，并設(shè)有專人照管。 （ 6）起重機不允許超荷使用。 圖 315 反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)下放輕物過程機械特性曲線 （ R1＞ R2＞ R3＞ R4） ③當(dāng)放下較重貨物時，位能負(fù)載力矩大于摩擦阻力矩，為控制下放速度不致過快，電動機應(yīng)接正相序電源，此時轉(zhuǎn)速方向為負(fù)，電動機電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向相反，成為制動轉(zhuǎn)矩，電動機工作于反接制動狀態(tài) ，機械特性曲線位于第四象限，如下圖所示，此時串接于電動機轉(zhuǎn)子電路的電阻越大，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速越高，在反接制動狀態(tài)下放重物過程中，電動機從軸上輸入機械功率，同時從電源吸收電磁功率，這兩部分功率主要消耗在轉(zhuǎn)子電路所串聯(lián)電阻上。 主鉤升降控制電路 （ 1）主鉤升降運動的特點及電動機運行狀態(tài)： 主鉤升降由一臺 YZR520MA8型起重機專用繞線式異步電動機，有以下幾種情況： ① 當(dāng)主鉤向上提升貨物時，由摩擦產(chǎn)生的阻力與重物產(chǎn)生的位能力矩相加成為負(fù)載力矩，電動 機工作在正向電動狀態(tài)，轉(zhuǎn)速方向為正 （向上提升）， 電動機電磁力矩方向和轉(zhuǎn)速主向相同，負(fù)載力矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反，屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 ④在下降檔位置下放重物時，如欲降低速度，應(yīng)將主令控制器扳回低檔位以避免下降速度過快。小車限位開關(guān) SQ SQ4 及副起升位置開關(guān) SQ5 串接與接觸器 KM 的自鎖電路中。 起重機共有 5 臺電動機拖動。 (5) 負(fù)載放下時，依據(jù)負(fù)載大小，拖動電動機可以是電機狀態(tài)、倒拉反接制動狀態(tài)與再生發(fā)電制 動狀態(tài)。 制動轉(zhuǎn)矩 的計算 (25) 式中 一電機轉(zhuǎn)子飛輪轉(zhuǎn)矩之和， ? ?nTT UR MR cBO 2??cURTMTncc IUR /min ?cUcIBR BOR BR minRBT? ?? ? LbLMB Tt nnGDGDT ???? 375 21222MGD 一負(fù)載轉(zhuǎn)矩， 一減速開始時轉(zhuǎn)速， r/min 一減速結(jié)束時轉(zhuǎn)速， r/min 一減速時間， S 由于高次諧波的驅(qū)動效應(yīng)，電纜的實際使用面積減少，單位實際工作電阻增大，電纜壓降有增大的趨勢，故所配電纜一般大于常規(guī)使用值。 交流電抗器 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，或電容器開斷造成的峰值電流對變頻器的危害。 一、電機效率 國外以 4 極電機作變頻電機首選極數(shù)，因此時電機有最好的功率因數(shù)和最高的工作效率，使能耗降為最低。由于必須經(jīng)常移動，小型的（ 10t以下）常采用軟電纜供電，打車在導(dǎo)軌上移動以及小車在大車的導(dǎo)軌上移動時，供電電纜隨之伸展和疊卷；中大型起重機（ 20t以上）采用滑線和電刷供電，車間電源連接在 3 根主滑線上，通過電刷降電源引進起重機電氣設(shè)備。同時也能減少硬件投入，降低成本。 (6) plc 的聯(lián)網(wǎng)： plc的聯(lián)網(wǎng)方式分為 plc 與計算機聯(lián)網(wǎng)和 plc 之間互聯(lián)網(wǎng)兩種。 型時的注意事項 (1)在 plc 選型時主要是根據(jù)所需功能和容量進行選擇，并考慮維護的方便性，備件的通用性，是否易于擴展，有無特殊功能要求等。可編程控制器及有關(guān)外部設(shè)備，均按既易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，又易于擴充其功能的原則設(shè)計。它主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成，由于其控制方式是斷續(xù)的，故稱為斷續(xù)控制系統(tǒng)。 作為生產(chǎn)機械動力的電機拖動，經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程?，F(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應(yīng)用了計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、檢測技術(shù)、自動控制技術(shù)、智能技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進的科學(xué)技術(shù)成果。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從 I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 (一 ) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。這樣，即使某個 CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。外部的各種 開關(guān)信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為 PLC 的輸入變量，他們經(jīng) PLC外部輸入端子輸入到內(nèi)部寄存器，經(jīng) PLC內(nèi)部邏輯運算或其他各種運算處理后送到輸出端子，作為 PLC 的輸出變量，對現(xiàn)場設(shè)備進行各種控制。 本課題 的目的要求和 基本參數(shù) : （ 1） 完成起重機規(guī)定的各種運動要求 。 空腹桁架結(jié)構(gòu)類似偏軌箱形主梁，由四片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實腹工字形梁外，其余三片鋼板上按照設(shè)計要求切割成許多窗口，形成一個無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺板，起重機運行機構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部，自重較輕，整體剛度大，這在 中國 是較為廣泛采用的一種型式。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。 起升機構(gòu)包括 電動機 、制動器、減速器、卷筒和 滑輪組 。鋼絲繩表面鋼絲磨損、腐蝕量小于鋼絲直徑的 40%，斷絲在一個捻距內(nèi)小于總絲數(shù)的 10%，無斷頭，無明顯變細(xì)，無芯部脫出、死角扭擰、擠壓變形、退火、燒損現(xiàn)象。功率因數(shù)低，在空載或輕載時低于 ，即使?jié)M載也低于 ，線路損耗大。(2)改變電動機極對數(shù)調(diào)速 。 bridge crane。變頻器采用三菱公司 FRA540 系列產(chǎn)品，變頻器內(nèi)部控制的核心是 CPU 單元，具有較強的運算和控制能力 , 能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)化調(diào)速控制，設(shè)置合理的電機運行參數(shù)，保證起重機各機構(gòu)有較大的調(diào)速范圍和較高的調(diào)速精度，并且可以有 7種不同的速度，比傳統(tǒng)的起重機多幾種速度。因此根據(jù)橋式起重機的運行特點，將可編程序控制器與變頻器結(jié)合應(yīng)用于橋式起重機控制系統(tǒng)， PLC 系統(tǒng)采用日本三菱公司產(chǎn)品（ ），大大提高 了操作精度和穩(wěn)定度；綜合保護功能完善，便于及時發(fā)現(xiàn)、查找、處理故障；并且節(jié)約了能源。 frequency conversion。 圖 111 橋式起重機主體結(jié)構(gòu)圖 傳統(tǒng)的起重機驅(qū)動方案一般采用 :(1)直接起動電動機 。常在額定速度下進行機械制動，對起重機的機構(gòu)沖擊大，制動閘瓦磨損嚴(yán)重 。吊鉤掛架及 滑輪 無明顯缺陷。起重小車又由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成。 橋架的金屬結(jié)構(gòu)由主 梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。 四桁架式結(jié)構(gòu)由四片 平面桁架 組合成封閉型空間結(jié)構(gòu)，在上水平桁架表面一般鋪有走臺板，自重輕，剛度大，但與其他結(jié)構(gòu)相比，外形尺寸大，制造較復(fù)雜，疲勞強度較低，已較少生產(chǎn)。 本論文研究了變頻調(diào)速技術(shù)為 5t 橋式起重機中的應(yīng)用，并且根據(jù)原有的控制結(jié)構(gòu)，結(jié)合組態(tài)軟件和 PLC 技術(shù)，提出了一個改進的系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，并且采用此體系結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了橋式起重機變頻調(diào)速系統(tǒng)。如圖 所示， PLC 內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。 為了進一步提高 PLC 的可靠性，近年來對大型 PLC還采用雙 CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。在整個運行期間， PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即 I/O 指令則可以直接存取 I/O 點。在控制方法上，從手動控制發(fā)展到自動控制；在控制功能上，從簡單控制發(fā)展到智能化控制；在操作上，從笨重發(fā)展到信息化處理；在控制原理上，從單一的有觸頭硬接線繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展到以微處理器或微計算機為中心的網(wǎng)絡(luò)化自動控制系統(tǒng)。盡管如此電氣控制仍然是各類機械設(shè)備最基本的控制形式之一。 繼電器 — 接觸器控制系統(tǒng)至今仍是許多生產(chǎn)機械設(shè)備廣泛采用的基本電氣控制形式，也是學(xué)習(xí)更先進電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它可通過數(shù)字量或者模擬量的輸入、輸出滿足各種類型機械控制的需要。在 plc實際應(yīng)用中，是以其為控制核心組成電氣控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對生產(chǎn)、工業(yè)過程的控制。擴展部分超出主單元驅(qū)動能力時應(yīng)選用帶電源的擴展模塊或另外加電源模塊給予支持。 (11) 盡量利用 plc 內(nèi)部功能軟件，充分調(diào)用 中間狀態(tài)，使程序具有完整連貫性，易于開發(fā)。 力拖動方案及電機的選擇 橋式起重機由交流電網(wǎng)供電。 （ 5）應(yīng)具有必要的零位、短路、過載和終端保護。 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起斷開主回路的作用，一般不作回路開斷器件用，故可按電機額定電流選用接觸器容量，無須按開斷次數(shù)考核其壽命。 電阻值的計算 (23) 式中 一直流回路電壓， V 一制動轉(zhuǎn)矩， 一電機額定轉(zhuǎn)矩 (在附加電阻制動的情況下，電機自損耗約為電機額定功率的20%左右 )， 一電機額定轉(zhuǎn)矩 (在附加電阻制動的情況下，電機額定轉(zhuǎn)速 ),r/min 在制動晶體管和制動電阻構(gòu)成的能耗回路中最大電流受晶體管許用電流 Ic 的限制，因此在選擇制動電阻值時不可小于其最小制動電阻值 Rmin，即 (Ω ) (24) 式中 一直流回路電壓， V 一制動晶體管允許的最大電流， A 因此，制動電阻應(yīng) 按 的關(guān)系選用。但預(yù)備級的起動轉(zhuǎn)矩不能大，一般限制在額定轉(zhuǎn)矩的一半以下。 5t橋式起重機的電器原理圖如圖 11111111111111 所示。緊急開關(guān) SA 用來在緊急情況下切斷電源。 ③為避免主鉤提升的強力沖擊，三個檔位按一定順序短接轉(zhuǎn)子電阻，在每個接觸器線圈電路中都串有一個接觸器的動合觸點，以保證轉(zhuǎn)子電阻逐段切除。如在方軸上疊裝若干不同形狀的凸輪片，就可以使一系列的觸點按預(yù)先編好的順序接通和分?jǐn)嚯娐?。如下圖所示。 （ 5）車上要清潔干凈；不許亂放設(shè)備、工具、易燃品、易爆品和危險品。 （ 12）必須在停電后，并在電門上掛有停電作業(yè)的標(biāo)志時，方可做檢查或進行維修工作。 （ 19）吊鉤處于下極限位置時，卷筒上必須保留有兩圈以上的安全繩圈。起重機上任何一點到電源中性點間的接地電阻，均應(yīng)小于 4Ω 。 控制需求分析與硬件設(shè)計 可編程控制器 用于橋式起重機控制，只需要使用最簡單的設(shè)備就可以實現(xiàn)控制要求。 橋式起重機廣泛應(yīng)用于工業(yè)生活中，作為主要的運載設(shè)備使用小型可編程控制器對其進行控制，可以使 系統(tǒng)的整體運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和可靠性得到更好的