【正文】 圖 61 多擋轉速控制梯形圖 Figure 61 Multispeed control ladder chart 37 STL 編程方法 步進梯。 大車的 PLC 的輸入端 X11~X15分別用于接收 5 擋轉速的信號。 圖 55 操作面板示意圖 Figure. 55 operation panel schemes + 36 6 PLC 軟件編程 及仿真 變頻器的多擋轉速 PLC 控制 變頻器每個 擋次 的 輸入頻率 需要由三個輸入端的狀態(tài)來決定 ，三個狀態(tài)下的頻率，相互疊加組成各個檔位速度對應的頻率 ； 操作人員切換轉速通過主令控制器開啟個檔位對應的開關，將信號傳給 PLC，通過變頻器的三個輸入狀態(tài)控制 速度 。 34 圖 54 系統(tǒng)總接線圖 Figure 54 system always the wiring diagram 35 操作面板設計 根據(jù)輸入口，安排各輸入量在操作面板的開關，檔位及正反轉的輸入通過主令控制器調(diào)節(jié)，限位開關不需要在操作面板中體現(xiàn)。 主起升機構采用一臺電動機單獨驅動，使用一臺變頻器，可采用專用的 變頻器 進行重物提 升控制，運行機 構的啟動要求迅速、平穩(wěn) ， 同時采用 電磁制動 起升運行機構 如圖 53所示。 表 52 變頻器參數(shù)設定 Table 52 frequency inverter parameter setting 31 參數(shù)號 參數(shù)值 說明 3% 轉矩提升 60HZ 上限頻率 0HZ 下限頻率 40HZ 多段速度設定（高速） 20HZ 多段速度設定（中速） 10HZ 多段速度設定（低速） 3s 加速時間 3s 減速時間 48A 過電流保護 5HZ 啟動頻率 3S 點動加減速時間 10 點動加減頻率 30W 電機容量 6 電機級數(shù) 360V 電機額定電壓 48A 電機額定電流 1 V/F 特性 60HZ 高速上限頻率 2 操作模式選擇（外部操作 ） PLC 及變頻器接口設計 大車運行機構的大車采用兩臺電動機，使用一臺變頻器進行控制，由于大車運行機構的頻率較小，因此采用一臺變頻器控制兩臺電機，以節(jié)約成本，變頻器的選 擇以所選電動機的額定功率為根據(jù)，通常選額定功率大一級的變頻器，其控制電路示意圖如圖 52 所示。 控制系統(tǒng)應具備的輸入 /輸出點數(shù)，名稱、代碼及地址編號如表 51 所示。如圖 55 所示。 FX2n 是從 16到 256 路輸入 /輸出的多種應用的選擇方案。有功能很強的數(shù)學指令集，例如浮點數(shù)運算、開平方和三角函數(shù)等。有 多種特殊功能模塊或功能擴展板，可以實現(xiàn)多軸定位控制。 FX2n 系列 PLC 是 FX 系列中最高級的模塊。歐姆龍 ：價格一般，編程簡單，模擬量不如西門子 三菱 ，一般數(shù)字量控制。模擬量簡單，主要用于高精密設備。 。 28 另外，也可以擴展輸入輸出和特殊模塊。 經(jīng)過調(diào)研和對比，三菱 PLC 在國內(nèi)應用較廣，與西門子和松下等 PLC相比有下幾個特點： CPU、電源、輸入輸出合為一體。 PLC 的擴 展能力表現(xiàn)在以下兩個方面：大部分 PLC 可以用 I/O 擴展單元進行 I/O 點數(shù)的擴展；有的 PLC 可以使用各種功能模塊進行功能擴展。 I/O 點數(shù)越多，外部可接入的輸入器件和輸出器件就越多，控制規(guī)模就越大。 PLC 的 選型 PLC 的主要性能 系統(tǒng)程序存放在系統(tǒng)程序內(nèi)存中，這里說的存儲容量指的是用戶程序內(nèi)存的容量，用戶程序存儲容量決定了 PLC 可以容納的用戶程序的長短，一般以字為單位來計算。它不但可以進行現(xiàn)場控制，還可以用于遠程監(jiān)控。 PLC 或其功能單元方便地實現(xiàn) D／ A、 A／ D 轉換及 PID 運算，實現(xiàn)程控、數(shù)字元控制等功能。 ，易于使用 PLC 的編程可采用與繼電器電路極為相似的梯形圖語言，直觀易懂，深受現(xiàn)場電氣 技術人員的歡迎。 PLC 的特點 在 PLC 系統(tǒng)中，大量的開關動作是由無觸點的半導體電路來完成的，加上充 分考慮了工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境電磁、粉塵、溫度等各種干擾，在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施， PLC 有極高的可靠性。在此期間， CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅動相應的外設。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；在用戶程序執(zhí)行過程中， 只有輸入點在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在整個運行期間， PLC 的CPU 以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。一般交流電壓波動在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其 它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去 PLC 的工作原理 當 PLC 投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。 PLC 的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。這部分數(shù)據(jù)存儲在 RAM中，以適應隨機存取的要求。當用戶程序調(diào)試修改完畢，不希 望被隨意改動時，可將用戶程序寫于 EPROM。 2)用戶程序存儲器 :用戶根據(jù)控制功能要求而編制的應用程序稱為用戶程序，用戶 程序存放在用戶程序存儲器中，由于用戶程序需要經(jīng)常改動、調(diào)試，故用戶程序存儲器多為可隨時讀寫的 RAM。 根據(jù)存儲 器在系統(tǒng)中的作用，可以把它們分為以下 3 種 : 1)系統(tǒng)程序存儲器 :和各種計算機 一 樣， PLC 也有其固定的監(jiān)控程序、解釋程序，它 們決定了 PLC 的功能，稱為系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序存儲器就是用來存放這部分程序的。當 PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。 而有關的外圍設備 ，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成 個整體，易于擴充其功能的原則設計 PLC 的基本結構 PLC 實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，如圖所示： (CPU) 25 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞?？删幊绦蚩刂破魇?種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設計?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外圍設備，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計?？紤]到起重機自身的特點及其施工工況， PLC 的基本概念 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。 可編程控制器的介紹 可編程序控制器 (programmable controller)及其網(wǎng)絡己成為當前工業(yè)自動化的支柱單元之一。近 30 年以來， PLC 不斷發(fā)展更新，其功能日益強大，已經(jīng)成為工業(yè)控制領域的主流控制設備。 24 5 橋式起重機 控制系統(tǒng) 設計及編程 隨著計算機技術的發(fā)展，存儲邏輯開始進入工業(yè)控制領域。近年來變頻器廠家將變頻器的額定電壓設計成稍低于電源電壓，如 380V 電源用變頻器標稱電壓為 360V 等，有利于輸出電線容量的降低 [9] 。 由于高次諧波額驅動效應，電纜的選擇實際使用面積減小，單位實際工作電阻增大， 23 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。 借助制動單元，消耗電機發(fā)電制動狀態(tài)下從動能轉換來的能量。該晶閘管導通，并將過剩的電能通過與之相接的制動電阻器轉化為熱能耗。常在其直 流電路中加接以檢測直流電壓的晶體管。電動機處于發(fā)電制動運行狀態(tài)，負載機械和電動機所有的機械能量被回饋給電動機，并在電動機中產(chǎn)生制動力矩，使電動機的轉速迅速下降。 因為在變頻調(diào)速中，電動機的降速和停機是通過減小變頻器的輸出頻率，從而降低電動機的同步轉速的方法來實現(xiàn)的。 當變頻器直接連接于一個大容量的電源變壓器（ 600KVA 以上或電源變壓器很近安裝）時，或電網(wǎng)回路中接有移相電容器，可能會在電網(wǎng)中產(chǎn)生過峰值電容，致使變頻器損壞。 為避開變頻器 使用 時直流電容器的 充電電流峰值，為此變頻器配置的斷路器容量應為電機額定電流的 倍，整定值為斷路器額定值的 34 倍。用電磁制動停止電機時，用于斷開變頻器的輸出 [2] 。 RH、 RM、 RL 多段速度選擇， 用 RH、 RM、 RL 信號的組合可以選擇多段速度。程序 運行時為程序運行開始型號。 接地，變頻器外殼接地用，必須接大地。在保持異常顯示和異常輸出時或當使用高功因數(shù)轉換器時，請拆下短路片，并提供外部電源到此端子。 U、 V、 W 變頻器輸出端子，接三項鼠籠電機。 R、 S、 T 交流電源輸入端子，連接工頻電源。 表 42 變頻器選擇 Table 42 inverter choice 變頻器型號 額定功率 /電流 起升機構 FRA54037KCH 37KW/48A 大車運行機構 FRA54015WCH 15KW/30A 小車運行機構 19 電路結構 1）主回路端子說明 主電路是由電源輸入單相或三相恒壓頻的正弦交流電壓，經(jīng)整流電路轉換成恒定的直流電壓、供給逆變電路。起重機整個電氣系統(tǒng)由 FX2N 系列 PLC 進行控制，變頻器通過開關量端子接受 PLC 控制信號。 下 面僅就行走機構的電機變頻驅動應用作介紹。 則 變頻器的額定電流一般為電動機額定電流的 1． 2 倍以上 ， 起升機構平均起動轉距 般來說可為額定力矩值的 ～ 。 2） 起升機構屬位能負載機構，不但要求高的轉速及起制動的控制精度，而且對轉矩控制要求嚴格。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 (YZ 型電機 )或同時提高變頻器和電機容量 (Y 型電機 )來獲得 200%力矩值。高性能通用變頻器與一般通用變頻器相比，在以下幾方面具有良好的性能： 1)寬的調(diào)速范圍： 1： 100 以上， 2)良好的低頻起動特性， 3)額定 電壓下的全范圍恒轉矩輸出， 4)變頻器系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)特性和動態(tài)特性， 18 5)完整和快速的故障診斷、保護和報警功能， 6)變頻器和其驅動的電動機噪聲低。通過對個系列的比較，本設計選用 FRA540 變頻器。 表 41 電機選擇 Table motor choice 電動機 型號 額定功率 /電流 起升機構 YZB160 M6 30KW/40A 大車運行機構 YZ160 M6 11KW/25A 小車運行機構 YZ160 M6 變頻器的選擇 起重機各機構負載為恒轉矩負載，普 遍選用帶低速轉矩提升功能的電壓型變頻器，如日本的安川，三菱，富士，德國的西門子及丹麥的丹佛斯等。 YZB系列起重機冶金 用變頻調(diào)速三相異步電動機，是將三項異步電動機的特點與變頻調(diào)速的優(yōu)點集于一體，具有過載能力大機械強度高，調(diào)速寬，運行穩(wěn)定的特點?，F(xiàn)在國內(nèi)推出的變頻專用電機由普通電機加獨立風扇組成，以解決電機在低速運轉過程中自冷風扇風量不足而引起的電機過熱問題 . 2） 變頻起重機系統(tǒng)中電機的選型 選擇 YZR， YZ系列是具有過載能力大和機械強度高的特點，特別適用于驅動各種型號的冶金及起重機或其他設備， YZR系列為繞線 轉子電動機， YZ系列為鼠籠型電動機。同時由于變頻控制軟件的優(yōu)化使用，使電機可以避開共振點，解決了系統(tǒng)在大調(diào)速區(qū)間內(nèi)可能發(fā)生 的共振問題。主要反 映在功率因數(shù)、效率、輸出力矩、電機溫升、噪音及振動等方面。前者常用的有鑄鐵、鋼、青銅和粉末冶金摩擦材料等，后者有皮革、橡膠、木材和石棉等 。摩擦材料應具備高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和良好的耐磨性。制動力矩是設計、選用制動器的依據(jù)，其大小由機械的型式和工作要求決定。具有結構緊湊，操作簡單，響應靈敏，壽命長久，使用可靠，易于實現(xiàn)遠距離控制等優(yōu)點。 6)電磁制動器 電磁制動器是一種將主動側扭力傳達給被動側的連接器，可以根據(jù)需要自由的結合，切離或制動，因使用電磁力來作動力，稱之電磁制動器，具