【正文】 頻器較早停止輸出，將很容易出現(xiàn)溜鉤現(xiàn)象。 （ 3）變頻器反饋值的檢測(cè)。 ② 小車左移、右移限位開關(guān)主要檢測(cè)小車的位置，防止小車運(yùn)行超出允許范圍。限位開關(guān)一共包括三組：大車前進(jìn)、后退限位開關(guān)；小車左移、右移限位開關(guān)；升降機(jī)上升、下降限位開關(guān)。完成對(duì)人工操作臺(tái)的輸入按鈕檢測(cè)，主要的輸入按鈕有急停 旋鈕和啟動(dòng)按鈕、大車運(yùn)行和停止和加速及減速按鈕、小車運(yùn)行和停止和加速及減速按鈕、升降機(jī)運(yùn)行與停止和加速及減速按鈕等。 檢測(cè)輸入信號(hào) 橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)主要完成對(duì)操作按鈕輸入的檢測(cè)、限位開關(guān)的檢測(cè)、變頻器反饋值的檢測(cè)等。 第 4 頁 共 34 頁 橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的功能要求 橋式起重機(jī)的功能主要是完成大型物品的運(yùn)輸功能。 變頻調(diào)速 “ 大功率的 IGBT 模塊是變頻技術(shù)在升降設(shè)備中的控制成為可能，變頻調(diào)速法現(xiàn)在有恒壓頻比控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等。 直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速系統(tǒng) ： 該系統(tǒng)通過將給定模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過速度環(huán)、電流環(huán)到 SCR移相觸發(fā)的邏輯無環(huán)流調(diào)速，可用測(cè)速反饋或電壓反饋。隨著電力、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，變壓變頻調(diào)速技術(shù)（ VVVF）和可編程邏輯控制器（ PLC）已廣泛應(yīng)用于電氣傳動(dòng)領(lǐng)域。采用直流電動(dòng)機(jī)也是一種較好的調(diào)速手段，但由于直流電動(dòng)機(jī)制造工藝復(fù)雜、維護(hù)要求高、故障率高等缺點(diǎn)，故使用較少。采用轉(zhuǎn)子回路串電阻等方式進(jìn)行調(diào)速，啟動(dòng)電流大，對(duì)電網(wǎng)沖擊很大，導(dǎo)致機(jī)械沖擊頻繁，振動(dòng)劇烈，容易造成機(jī)械疲勞，導(dǎo)致意外事故發(fā)生。 傳統(tǒng)起重機(jī)的控制系統(tǒng)一般采用六種調(diào)速方式：直接啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)、改變電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)調(diào)速、轉(zhuǎn)自串電阻調(diào)速、渦流制動(dòng)器調(diào)速、可控硅串級(jí)調(diào)速、直流調(diào)速。 昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 20 屆 工科類 設(shè)計(jì)題目： 橋式起重機(jī) 電氣 控制系統(tǒng) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 楊云英 層 次： 本 科 技術(shù)職稱： 副教授 準(zhǔn)考證號(hào)： 學(xué)生專業(yè)： 機(jī)械制造與自動(dòng)化 助學(xué)中心名稱： 昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2020 年 5 月 15 日～ 2020 年 8 月 30 日 第 2 頁 共 34 頁 目錄 第一部分 概述 ........................................................... 3 橋式起重機(jī)簡(jiǎn)介 .................................................................... 3 橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的功能要求 ........................................... 4 第二部分 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ............................................ 5 橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu) ................................................................... 5 橋式起重機(jī)的工作原理 ............................................................. 7 第三部分 硬件系統(tǒng)配置 ............................................ 8 第四部分 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) .......................................... 11 PLC 選型 .................................................................................. 11 PLC 的 I/O 資源配置 ............................................................. 12 總體流程設(shè)計(jì) .......................................................................... 14 各個(gè)模塊梯形圖設(shè)計(jì) ............................................................... 18 第五部分 設(shè)計(jì)中存在的問題及解決方法 ................ 33 第六部分 小結(jié) ......................................................... 33 致謝 .......................................................................... 34 參考文獻(xiàn) ................................................................... 34 第 3 頁 共 34 頁 第一 部分 概述 橋式起重機(jī)簡(jiǎn)介 橋式起重機(jī)是橋架式起重機(jī)的一種用途很廣 的起重機(jī)械，橋式起重機(jī)安裝在廠房高處兩側(cè)的吊車梁上，它依靠升降機(jī)構(gòu)和水平運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在兩個(gè)相互垂直的方向運(yùn)動(dòng)，能在矩形場(chǎng)地及上空完成操作，是各種生產(chǎn)企業(yè)廣泛使用的一種起重運(yùn)輸設(shè)備。它具有承載能力大、可靠性高、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，用戶對(duì)起重機(jī)的性能要求越來越高，而早期的起重機(jī)已無法滿足要求，因此需要對(duì)起重機(jī)的控制方式進(jìn)行改進(jìn)，滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。前四種為有 極調(diào)速，調(diào)速范圍小，且只能在額定轉(zhuǎn)速下調(diào)速。因此需要采用無級(jí)調(diào)速可以較好地解決以上問題，如可控硅串級(jí)調(diào)速，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，并減少啟動(dòng)、制動(dòng)沖擊，但其控制技術(shù)仍停留在模擬階段，尚未實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用。 早期的起重機(jī)采用接觸器、繼電器系統(tǒng)控制，由于頻繁的動(dòng)作和高壓作用，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)燒損 的現(xiàn)象，電阻箱受工作環(huán)境的影響容易出現(xiàn)腐蝕、老化，造成頻繁的事故。目前有以下 3 種調(diào)速系統(tǒng)。 交流調(diào)速系統(tǒng) ： 這是國內(nèi)普遍采用的一種調(diào)速方式，是利用繞線式轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，隨著晶閘管定子調(diào)壓、調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)逐漸成熟，進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。 我們這次設(shè)計(jì)采用變頻調(diào)速。其主要涉及兩方面的功能：檢測(cè)輸入信號(hào)、控制輸出。 （ 1）操作按鈕輸入的檢測(cè)。 （ 2）限位開關(guān)的檢測(cè)。 ① 大車前進(jìn)、后退限位開關(guān)主要檢測(cè)大車的位置，防止大車運(yùn)行超出允許范圍。 ③ 升降機(jī)上升、下降限位開關(guān)主要檢測(cè)升降機(jī)的位置，防止升降機(jī)運(yùn)行超出允許范圍。檢測(cè)變 頻器的反饋值主要是為了防止溜鉤的發(fā)生，在電磁制動(dòng)器抱住之前和松開之后，容易發(fā)生重物由停止?fàn)顟B(tài)下滑的現(xiàn)象，稱為溜鉤。 溜鉤現(xiàn)象的出現(xiàn)主要分兩種情況，其控制方法也分為以下兩種。設(shè)定一個(gè)停止頻率，當(dāng)變頻器的工作頻率下降至該頻率時(shí)，變頻器輸出一個(gè)頻率到達(dá)信號(hào)，發(fā)出啟動(dòng)電磁制動(dòng)器運(yùn)行的指令，然后延遲一段時(shí)間，該時(shí)間應(yīng)略大于電磁制動(dòng)器完 全抱住重物所需時(shí)間，使得電磁制動(dòng)器抱住重物，最后將變頻器工作頻率降低到 0。設(shè)定一個(gè)上升啟動(dòng)頻率，當(dāng)變頻器工作頻率上升至該頻率，時(shí)，暫停上升，變頻器輸出一個(gè)頻率到達(dá)的信號(hào)，發(fā)出停止電磁制動(dòng)器運(yùn)行的指令，然后延遲一段時(shí)間，該時(shí)間應(yīng)略大于電磁制動(dòng)器完全松開重物所需時(shí)間，使得電磁制動(dòng)器松開重物，變頻器工作頻率逐漸升高至所需頻率。 第 5 頁 共 34 頁 （ 1）大車電 動(dòng)機(jī)的控制。 （ 2）小車電動(dòng)機(jī)的控制。 （ 3）升降機(jī)的控制。 （ 4）電磁制動(dòng)器的控制。 第二 部分 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu) 橋式起重機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)過程中一個(gè)重要的運(yùn)輸環(huán)節(jié)，一臺(tái)效率高、可靠性高的橋式起重機(jī)將會(huì)使工廠生產(chǎn)效率大大提高。機(jī)械組成部分簡(jiǎn)單示意圖如圖所示。大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的大車采用兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，使用一臺(tái)變頻器進(jìn)行控制，由于大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作頻率較小，因此采用一臺(tái)變頻器控制兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，以節(jié)約成本，變頻器的選擇以所選電動(dòng)機(jī)的額定功率為根據(jù)，通常選額定功率大一級(jí)的變頻器，其 控制電路示意圖如圖所示。小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)為一臺(tái)電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，使用一臺(tái)變頻器，變頻器 圖 1 橋式起重 機(jī) 基本組成 第 6 頁 共 34 頁 圖 3 圖 2 第 7 頁 共 34 頁 的選擇以所選電動(dòng)機(jī)的額定功率為根據(jù)、通常選額定功率大一級(jí)的變頻器，采用 V/F 控制方式，其剎車方式與大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)相同，可采用自由停車的方式，機(jī)構(gòu)開展示意圖如圖 2所示類似。升降機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)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，可采用專用變頻器進(jìn)行重物提升控制，運(yùn)行機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)要求迅 速、平穩(wěn)，同時(shí)電氣制動(dòng)方式可采用外接剎車方式，升降機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)控制電路示意圖如圖 2 所示。在該系統(tǒng)中需要檢測(cè)較多的數(shù)字輸入量，根據(jù)設(shè)定的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號(hào)，因此系統(tǒng)的操作面板與電氣控制柜各自獨(dú)立，其示意圖 4 所示。 電氣控制柜 操作面板 電機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu) 圖 4 橋式起重機(jī) 操作面板 第 8 頁 共 34 頁 工作過程 在啟動(dòng)狀態(tài)下，各類設(shè)備的控制應(yīng)根據(jù)操作面板上的按鈕輸入來控制，升降機(jī)在啟動(dòng)和停止時(shí)，通過檢測(cè)變頻器輸出的頻率，控制電磁制動(dòng)器的運(yùn)行，其工作過程如下。 （ 2）按下大車運(yùn)行按鈕，大車啟動(dòng)，通過加速、減速按鈕改變大車速度。 （ 4）按下升降機(jī)運(yùn)行按鈕，升降機(jī)啟動(dòng)，通過加速、減速按 鈕改變升降機(jī)速度；當(dāng)需要重物懸停半空時(shí)，減小變頻器輸出頻率，直到設(shè)定值，頻率停止下降，啟動(dòng)電磁制動(dòng)器，將重物抱住，防止溜鉤現(xiàn)象；當(dāng)重物需從半空開始上升或下降時(shí)，增加變頻器的輸出頻率，到達(dá)某設(shè)定值時(shí)，頻率停止上升，停止電磁制動(dòng)器 工作，松開重物，變頻器輸出頻率持續(xù)增加到所需值。 PLC 操作面板 操作面 板 限位開關(guān)輸入 各類執(zhí)行機(jī)構(gòu) 變頻器 圖 5 橋式起重機(jī) 電氣控制系統(tǒng) 第 9 頁 共 34 頁 接觸器