【正文】 有響應(yīng)快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 5)主令控制器 主令控制器（又稱(chēng)主令開(kāi)關(guān)），主要用于電氣傳動(dòng)裝置中，按一定順序分合觸頭，達(dá)到發(fā)布命令或其他控制線路聯(lián)鎖，轉(zhuǎn)換的目的。 3)電動(dòng)機(jī) 采用 變頻器的交流起重機(jī)各電動(dòng)機(jī)，可以使用專(zhuān)用的變頻調(diào)速起重電機(jī)，也可用起重機(jī)原有的線繞轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，將轉(zhuǎn)子繞組短接就可以了。 2)電源及安保系統(tǒng) 起重機(jī)的保護(hù)中有一個(gè)重要手段是電源控制，當(dāng)出現(xiàn)任何意外時(shí)，首先是斷開(kāi)起重機(jī)的電源接觸器，這時(shí)起重機(jī)各個(gè)環(huán)節(jié)的電磁抱閘發(fā)揮制動(dòng)作用，保障設(shè)備及人身安全。因此，必須將再生到直流電路里的能量消耗掉，使直流電壓保持在允許范圍內(nèi)。起重 機(jī)變頻器，特別是 升降部分 變頻器，需配用制動(dòng)電阻。 15 4 橋 變 起重機(jī) 控制系統(tǒng) 硬件 選擇 橋 式起重機(jī)系統(tǒng)硬件構(gòu)成及各部分功能 分析 橋式起重機(jī)大車(chē)、小車(chē)、 升降 電動(dòng)機(jī)都需要獨(dú)立運(yùn)行，大車(chē)為兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)拖動(dòng)，所以整個(gè)系統(tǒng)由 4 臺(tái)電動(dòng)機(jī)、 3 臺(tái)變頻器傳動(dòng)，并由 PLC 分別加以控制。這是因?yàn)椋? 1） 欠電壓的后果之一，是電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩下降，而新系列的變頻器都有各種補(bǔ)償功能，使電動(dòng)機(jī)能夠繼續(xù)運(yùn)行。 2）再生制動(dòng)時(shí)的防止跳閘功能 和升速過(guò)程中過(guò)電流時(shí)的防止跳閘功能一樣，在降速過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)電壓，也可以采取暫緩降速的方法來(lái)防止它跳閘。 14 1）電源過(guò)電壓 對(duì)于電源電壓 的上限，一般規(guī)定不能超過(guò)額定電壓的 10%，當(dāng)電源線電壓為 380V時(shí)，起上限值為 420V。所以，對(duì)變頻器過(guò)電流的處理原則是，盡量不跳閘，為此而配置了防止跳閘的自處理功能；只有當(dāng)沖擊電流的峰值太大，或防止跳閘措施不能解決問(wèn)題時(shí)，才迅速跳閘。 變頻器對(duì)過(guò)電流的處理 在實(shí)際的拖動(dòng)系統(tǒng)中，大部分負(fù)載都是經(jīng)常變動(dòng)的。升速中的過(guò)電流當(dāng)負(fù)載的慣性較大，而升速時(shí)間又設(shè)定的太短時(shí)，將產(chǎn)生過(guò)電流。 ，如輸出端到電動(dòng)機(jī)之間的聯(lián)機(jī)發(fā)生相互短路，或電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路等。電流的峰值超過(guò)了變頻器的容許值的情形。 變頻器的保護(hù) 過(guò)電流保護(hù)功能 由于變頻器件的過(guò)載能 力較差，變頻器的過(guò)電流保護(hù)至關(guān)重要。 逆變器產(chǎn)生可變電壓 ,可變頻率的變頻交流電供給交流電動(dòng)機(jī)。 2）使脈動(dòng)的直流電壓變得穩(wěn)定或平滑。整流器有兩種基本類(lèi)型：可控型和不可控型。交 — 直 — 交變頻器由整流器、中間電路、逆變器、控制電路四 個(gè)主要部分組成。 交 — 直 — 交變頻器先將工頻交流電源通過(guò)整流器變換成直流，再通過(guò)逆變器變換可控頻率和電壓的交流。 交 — 交變頻器只有一個(gè)變換環(huán)節(jié)，因此又稱(chēng)直接式變壓變頻器。如果電動(dòng)機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下都具有額定電流，則電動(dòng)機(jī)都能在溫升容許的條件下長(zhǎng)期運(yùn)行，這時(shí)轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化。如圖 31所示 : 圖 31 恒壓頻比控制特性 Figure 31 frequency than constant pressure control characteristics b． 基頻以上調(diào)速 在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率 1f 往上增高，但電壓 u磁通與頻率成反比的降低，相當(dāng)與直00 nu1 nf1 )頻 率(1f 1u (定子相電壓 ) 12 流電機(jī)弱磁升速的情況。這時(shí)，可以人為的把電壓 U抬高一些，以便近似的 補(bǔ)償定子壓降。在交流異步電機(jī)中，磁通是定子和轉(zhuǎn)子合成產(chǎn)生的 [5] 。 磁通太弱，沒(méi)有充分利用電機(jī)的磁心 ,是一種浪費(fèi)；若要增大磁通 ,又會(huì)使磁通飽和，從而導(dǎo)致過(guò)大的勵(lì)磁電流，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因?yàn)槔@組過(guò)熱而損壞電機(jī)。 由上式 ( 31)可知，如果改變輸入電機(jī)的電源頻率 f，則可相應(yīng)改變電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速。 根據(jù)本課題需要選用變頻器調(diào)速。 變頻器可分成交流－直流－交流變頻器和交流－交流變頻器兩大類(lèi)，目前國(guó)內(nèi)大都使用交－直－交變頻器。 變頻調(diào)速 是改變電動(dòng)機(jī)定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。 小車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 小車(chē)部分有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器輸出轉(zhuǎn)矩到輸出軸上，再通過(guò)聯(lián)軸器與驅(qū)動(dòng)部分連接，傳遞轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。行走機(jī)構(gòu)的過(guò)電流、過(guò)載、短路、斷相等保護(hù)由變頻器自動(dòng)完成。起重量超 載限制器能分別在滿載和所設(shè)定載荷發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，當(dāng)載荷達(dá)到 90%時(shí)，發(fā)出提示性報(bào)警 信號(hào)，當(dāng)載荷達(dá)到 110%時(shí)，立即停止起升動(dòng)作，并發(fā)出禁止性報(bào)警信號(hào)。 主副起升機(jī)構(gòu)設(shè)有上下極限限位開(kāi)關(guān)，限位開(kāi)關(guān)采用凸輪式或螺母螺桿式，當(dāng)?shù)蹉^上升下降到極限位置時(shí)，停止在該方向上的運(yùn)行。 采用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，使用一臺(tái)變頻器， 變頻器的選擇，應(yīng)以選擇變頻器的額定電流為基準(zhǔn)， 電機(jī)的主電路圖如圖 22所示 [5] 。 c． 升降運(yùn)行機(jī)構(gòu)。 b． 小車(chē)運(yùn)行機(jī) 構(gòu)。在運(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。 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起動(dòng)時(shí)間應(yīng)盡量符合實(shí)際需要，起動(dòng)迅速而平穩(wěn)，機(jī)構(gòu)的電氣制動(dòng)方式必須著重考慮。用于大車(chē)跨度大，采用兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)。 下面分別對(duì)各機(jī)構(gòu)控制進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。 如圖 21所示?？刂葡到y(tǒng)由繼電器控制改為 PLC控制，三大機(jī)構(gòu)調(diào)速均采用變頻調(diào)速。 可編程控制器 PLC為核心控制器，通過(guò) 主令控制器， 控制面板，限位開(kāi)關(guān)，操作按鈕輸入，完成設(shè)備運(yùn)行，調(diào)試和調(diào)速控制。傳統(tǒng)起重機(jī)控制系統(tǒng)起升機(jī)構(gòu)能耗部分將取消，各機(jī)構(gòu)調(diào)速電阻將取消。采用變頻器后，電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制也變得簡(jiǎn)單了，不再需要使用接觸器交換電源的相序，只要操作變頻器的相序控制端口就可以了。但這樣的方案與傳統(tǒng)的操作方式相差較遠(yuǎn)。對(duì)速度的調(diào)節(jié) 采用變頻調(diào)速， 通過(guò)三菱 FRA540系列變頻器實(shí)現(xiàn)。 對(duì)橋式起重機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的基本要求：升降速度調(diào)節(jié)；運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度調(diào)節(jié)；保護(hù)功能 :主副機(jī)構(gòu)上升限位﹑下降限位﹑大車(chē)限位﹑ 小車(chē)限位 ﹑ 主副機(jī)構(gòu)及大 小車(chē)電機(jī)的保護(hù)等 。 根據(jù)倉(cāng)庫(kù)，橋式起重機(jī)跨度為 30m，長(zhǎng)度 60m，起升高度 為 15m，最大起重 5t。 6 2 總體設(shè)計(jì) 問(wèn)題提出 設(shè)計(jì) 某倉(cāng)庫(kù)內(nèi)貨物運(yùn)送 用途的橋式起重機(jī) 。目前，變頻調(diào)速的控制方法有恒壓頻比控制，轉(zhuǎn)差頻率控制，變頻控制，直接轉(zhuǎn)矩控制等。隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，電子元件制造工藝的不斷進(jìn)步，變頻調(diào)速控制在起重機(jī)械中必 5 將會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用 變頻調(diào)速技術(shù)是國(guó)際上各大電氣公司在 70年代末 80年代投入全力研制、開(kāi)發(fā)，也是國(guó)際國(guó)內(nèi)這幾年全力研制應(yīng)用的目標(biāo)與方向。交流電動(dòng)機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、成本低、易維護(hù)、可適合于大容量調(diào)速和惡劣環(huán)境工作等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 眾所周知，直流調(diào)速系統(tǒng)具有較為優(yōu)良的靜、動(dòng)態(tài)性能，并且易于實(shí)現(xiàn)、便于控制，在很長(zhǎng)一段歷史時(shí)期內(nèi)，一直處于調(diào)速領(lǐng)域的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，集成模塊出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)、微處理器應(yīng)用，因此控制從分立組成模擬量控制發(fā)展至今天的數(shù)字量控制。 對(duì)直流驅(qū)動(dòng)來(lái)講 60 年代采用發(fā)電機(jī) 電機(jī)系統(tǒng)。晶閘管串級(jí)調(diào)速雖各服了上述缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了額定速度以下的無(wú) 級(jí)調(diào)速，提高了功率因數(shù)，減少了起制動(dòng)沖擊，價(jià)格較低，但目前串級(jí)調(diào)速產(chǎn)品的控制技術(shù)仍停留在模擬階段，尚未實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)具有很好的調(diào)速性能和起制動(dòng)性能，很好的保護(hù)功能及系統(tǒng)監(jiān)控功能，所以有時(shí)采用直流電動(dòng)機(jī)，而直流電動(dòng)機(jī)制造工藝復(fù)雜，使用維護(hù)要求高，故障率高。傳統(tǒng)的 起重機(jī)驅(qū)動(dòng)方案 般采用 :（ 1） 直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)； （ 2） 改變電動(dòng)機(jī)極 4 對(duì)數(shù)調(diào)速； （ 3） 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速； （ 4） 渦流制動(dòng)器調(diào)速； （ 5） 晶閘管串級(jí)調(diào)速； （ 6）直流調(diào)速。但在實(shí)際使用中，結(jié)構(gòu)開(kāi)裂仍時(shí)有發(fā)生。 e．操縱室 控制中心。 c．小車(chē) 移行機(jī)構(gòu) 小車(chē)移行機(jī)構(gòu)可以使起重機(jī) 貨物 將吊起后，沿左右方向移動(dòng)，運(yùn)輸。 支撐起整個(gè)起重機(jī)框架，保證整體穩(wěn)定，安全。 3 圖 11 橋式起重機(jī)示意圖 Figure11 Bridge crane schemes a 橋架由主梁、端梁、走臺(tái)等幾部分組成。另有 操縱室、小車(chē)導(dǎo)電裝置（輔助滑線）、起重機(jī)總電源導(dǎo)電裝置（主滑線）等部分組成。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。當(dāng)車(chē)輪超過(guò)四個(gè)時(shí)，必須采用鉸接均衡車(chē)架裝置，使起重機(jī)的載荷均勻地分布在各車(chē)輪上 [4] 。中、小型橋式起重機(jī)較多采用制動(dòng)器、減速器和電動(dòng)機(jī)組合成一體的“三合一”驅(qū)動(dòng)方式 ，大起重量的普通橋式起重機(jī)為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動(dòng)裝置常采用萬(wàn)向聯(lián)軸器。小車(chē)架是支托和安裝起升機(jī)構(gòu)和小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)等部件的機(jī)架，通常為焊接結(jié)構(gòu) [7] 。 起升機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒和滑輪組。 普通橋式起重機(jī)一般由起重小車(chē)、橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)、橋架 金屬結(jié)構(gòu)組成。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，起重小車(chē)沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運(yùn)行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。 本論文以 雙梁 橋式起重機(jī)為研究對(duì)象，研究變頻器在橋式起重機(jī)中的應(yīng)用，根據(jù)原有的結(jié)構(gòu)， 以三菱 PLC作為主控制器、 三菱 FRA540系列變頻器 作為調(diào)速控制器， 采用此體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的高效、穩(wěn) 定運(yùn)行?？删幊绦蚩刂破?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。 交流調(diào)速控制系統(tǒng)對(duì)于起重機(jī)來(lái)講，交流驅(qū)動(dòng)仍是國(guó)內(nèi)普遍采用的方案而且多數(shù)停留在繞線式電動(dòng)轉(zhuǎn)子串電阻來(lái)調(diào)速。 交流變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、節(jié)能技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。 因此除了機(jī)械上的改進(jìn)設(shè)計(jì)外，改善交流電氣傳動(dòng)，減少啟制動(dòng)沖擊，也是一個(gè)重要的方面。傳統(tǒng)橋式起重機(jī)的控制系統(tǒng)主要缺點(diǎn)有：橋式起重機(jī)工作環(huán)境差，工作任務(wù)重，電動(dòng)機(jī)以及所串電阻燒毀 和斷裂故障時(shí)有發(fā)生，繼電 — 接觸器控制系統(tǒng)可靠性 差，操作復(fù)雜，故障率高。 附錄 C ................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。變頻器 II Abstract Bridge crane is a typical handling materials, widely used to production, thus it is very vital to improve the efficiency of bridge cranes and ensure the safety and reliability of the operation and reduce the cost of handling material. Aiming at bridge crane used to convey, it is studied. Due to work environment of the crane plex, Homework loadly and frequent, mechanical vibration shock serious, and the traditional bridge crane control system is mainly controlled by electric relay, using the method of munication winding resistance to start and speed. But the shortings in it are poor reliability, plex operation, high failure, wasteful energy and low efficiency. Thus resrarch aiming at bridge crane control system has a very significance. Aiming at solving the problems of abovementioned, PLC and frequency converter are applied to bridge crane, realizing crane motor speed regulation, meeting to save energy and to adapt to the needs of production, having reduced energy, mechanical properties, etc. Keywords: programmable logic controller； bridge crane。橋式起重機(jī) 。本文針對(duì)橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)中存在的上述問(wèn)題 ,把可編程序控制器和變頻器應(yīng)用于橋式起重機(jī) 控制系統(tǒng)上 , 可以實(shí)現(xiàn)起重機(jī)電機(jī)速度的調(diào)節(jié)，滿足節(jié)約能源和適應(yīng)生產(chǎn)的需要 ， 具有節(jié)能、減少機(jī)械磨損，啟動(dòng)性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。 I 摘 要 橋式起重機(jī) 是一種典型 物料搬運(yùn) 機(jī)械 ,在企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)用廣泛作用顯著 ,本文 針對(duì) 應(yīng)用于運(yùn)輸?shù)臉蚴狡鹬貦C(jī)進(jìn)行研究改進(jìn) ，由于起重機(jī)工作環(huán)境復(fù)雜，作業(yè)負(fù)荷大而頻繁，機(jī)械振動(dòng)沖擊嚴(yán)重， 而傳統(tǒng)的橋式起重控制系統(tǒng)主要采用繼電器接觸器進(jìn)行