【正文】 — 負載轉(zhuǎn)距， ? 2GD 一總轉(zhuǎn)動慣量對電機軸的折算值， At — 加速時間， s N — 電機額定轉(zhuǎn)速， r/min 當運行電機在 300s 內(nèi)電機有大于 60s 加速時間時，變頻器容量按下式取值 ：? ?MjMCN PPKP ?? ?? c os ( kVA ) 電流驗證 : 以上公式均以負載功率作為變頻器容量計算的基本參數(shù)，相同功率不同極數(shù)的電機有不同的額定電流。 通過利用上述公式的計算，橋式起重機各執(zhí)行機構(gòu)的變頻器如表 所示 : 表 各機構(gòu)的變頻器參數(shù) 變頻器型號 額定功率 /電流 主起升機構(gòu) 6SE70272ED61 37KW/48A 副起升機構(gòu) 6SE702747ED61 22KW/47A 大車運行機構(gòu) 6SE64402AD31 15KW/30A 小車運行機構(gòu) 6SE64402AD25 、變頻器主要參數(shù)設(shè)置 首先將所用電機銘牌數(shù)據(jù)輸入 P80_ P85，大車變頻器應(yīng)輸入幾個電機的總電流及總功率，并且大車變頻器帶有幾個電機時應(yīng)運行于線性頻率 /電壓特性，速度變化采用固定頻率的迭加，同 時利用變頻器的制動器接通、斷開功能由 RL2輸出繼電器觸點控制機械制動器，使行走機構(gòu)在電機停止時不會由于外力而隨意移動。 根據(jù)性價比的選擇，根據(jù)被控對象的 I/0 點數(shù)以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面的考慮，我們采用 SIEMENS 公司的 S7200 系列 PLC。同時它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在完成控制系統(tǒng)的設(shè)計時更加簡單，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)，24 同時具有可靠性高，運行速度快的特點，繼承了和發(fā)揮了它在大、中型 PLC 領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，有豐富的指令集，具有強大的多種集成功能和實時特性，其性能價格比高，所以在規(guī)模不太大的領(lǐng)域是較為理想的控制設(shè)備。 斷路器 為避開變頻器投入時直流回路電容器的充電電流峰值，為此變頻器配置的斷路器容量應(yīng)為電機額定電流的 ～ ，整定值為斷路器額定值的 3～ 4倍。 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。 制動單元 為減小大慣性系統(tǒng)的減速時間，解決變頻器直流電路上的過電壓問題。一旦直流回路電壓超過一定的界限，該晶體管導通，并將過剩的電能通過與之相接的制動電阻器轉(zhuǎn)化為熱能耗。 借助制動單元，消耗電 機發(fā)電制動狀態(tài)下從動能轉(zhuǎn)換來的能量。 制動轉(zhuǎn)矩 BT 的計算 ? ?? ? LbLMB Tt nnGDGDT ???? 375 2122 式中 2MGD 一電機轉(zhuǎn)子飛輪轉(zhuǎn)矩之和， LT 一負載轉(zhuǎn)矩， 1n 一減速開始時轉(zhuǎn)速， r/min 2n 一減速結(jié)束時轉(zhuǎn)速， r/min bt 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。 (2)運行機構(gòu)運行速度調(diào)節(jié) 。 控制系統(tǒng) 應(yīng)由 PLC、繼電器、操縱臺各主令控制器、開關(guān)、按鈕、指示燈及各部位限位開關(guān)等組成。 表 控制系統(tǒng)參數(shù) 名稱 代碼 地址編碼 輸入信號 起動輸入點 QA1 停止輸入點 TAI 主鉤超重輸入點 CK1 副鉤超重輸入點 CK2 主鉤變頻故障輸入點 BRL11 副鉤變頻故障輸入點 BRL21 小車變頻故障輸 入點 BRL41 大車變頻故障輸入點 BRL31 大車故障輸入點 KR3 主鉤故障輸入點 KR1 副鉤故障輸入點 KR2 27 小車故障輸入點 KR4 安全開關(guān)輸入點 AK 主接觸器應(yīng)答輸入點 KMO 主鉤起升一檔輸入點 主鉤下降一檔輸入點 主鉤二檔輸入點 主鉤三檔輸入點 主鉤四檔輸入點 主鉤五檔輸入點 主鉤上升限位輸入點 XK11 主鉤下降限位輸入點 XK12 副鉤起升一檔輸入點 副鉤下降一檔輸入點 副鉤二檔輸入點 副鉤三檔輸入點 副鉤四檔輸入點 副鉤五檔輸入點 副鉤上升限位輸入點 XK21 副鉤下降限位輸入點 XK22 大車左行一檔輸入點 大車右行一檔輸入點 大車二檔輸入點 大車三檔輸入點 大車四檔輸入點 大車五檔輸入點 大車左行限位輸入點 XK31 大車右行限位輸入點 XK32 小車前行一檔輸入點 小車后行一檔輸入點 28 小車二檔輸入點 小車三檔輸入點 小車四檔輸入點 小車五檔輸入點 小車前行限位輸入點 XK41 小車后行限位輸入點 XK42 總空開合閘輸入點 QFO 輸出信號 主繼電器 KO 主鉤風機繼電器 K12 副鉤風機繼電器 K22 大車風 機繼電器 K32 小車風機繼電器 K42 允許起動指示燈 SE01 機構(gòu)限位指示燈 SE02 綜合故障指示燈 SE03 主鉤上升輸出點 主鉤下降輸出點 主鉤自由停車命令 大車 OFF 大車左行輸出點 大車右行輸出點 大車自由停車命令 小車前行輸出點 小車后行輸出點 小車自由停車命令 小車 OFF 外部 接線圖如下 ： 圖 系統(tǒng)外部接線圖 29 起 動停 止I 0 . 0I 0 . 1 主 鉤 超 重副 鉤 超 重主 鉤 變 頻 故 障副 鉤 變 頻 故 障小 車 變 頻 故 障大 車 變 頻 故 障大 車 故 障主 鉤 故 障副 鉤 故 障小 車 故 障安 全 開 關(guān)I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 5I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 1I 1 . 2I 1 . 3I 1 . 4主 接 觸 器 應(yīng) 答主 鉤 起 升 一 檔主 鉤 下 降 一 檔主 鉤 二 擋主 鉤 三 檔主 鉤 四 檔主 鉤 五 檔主 鉤 上 升 限 位主 鉤 下 降 限 位副 鉤 起 升 一 檔副 鉤 下 降 一 檔副 鉤 二 檔副 鉤 三 檔副 鉤 四 檔副 鉤 五 檔副 鉤 上 升 限 位副 鉤 下 降 限 位大 車 左 行 一 檔大 車 右 行 一 檔大 車 二 檔大 車 三 檔大 車 四 檔大 車 五 檔大 車 左 行 限 位大 車 右 行 限 位小 車 前 行 一 檔小 車 后 行 一 檔小 車 二 檔小 車 三 檔小 車 四 檔小 車 五 檔小 車 前 行 限 位小 車 后 行 限 位總 空 開 合 閘I 1 . 5I 2 . 0I 2 . 1I 2 . 2I 2 . 3I 2 . 4I 2 . 5I 2 . 6I 2 . 7I 3 . 0I 3 . 1I 3 . 2I 3 . 3I 3 . 4I 3 . 5I 3 . 6I 3 . 7I 4 . 0I 4 . 1I 4 . 2I 4 . 3I 4 . 4I 4 . 5I 4 . 6I 4 . 7I 5 . 0I 5 . 1I 5 . 2I 5 . 3I 5 . 4I 5 . 5I 5 . 6I 5 . 7I 6 . 0小 車 O F F小 車 自 由 停 車小 車 后 行小 車 前 行大 車 自 由 停 車大 車 右 行大 車 左 行大 車 O F F主 鉤 自 由 停 車主 鉤 下 降主 鉤 上 升Q 3 . 6Q 3 . 5Q 3 . 4Q 3 . 2Q 3 . 1Q 3 . 0Q 2 . 6Q 2 . 5Q 2 . 4Q 2 . 2Q 2 . 1綜 合 故 障 指 示 燈機 構(gòu) 限 位 指 示 燈允 許 起 動 指 示 燈Q 2 . 0Q 1 . 0Q 0 . 6Q 0 . 4Q 0 . 3Q 0 . 2Q 0 . 1Q 0 . 0小 車 風 機 繼 電 器大 車 風 車 繼 電 器副 鉤 風 機 繼 電 器主 鉤 風 機 繼 電 器主 繼 電 器S 7 2 0 02 2 0 v 30 第四 章 橋式起重機變頻調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計 S7200PLC 網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議 S7200PLC 網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議 的種類 S7200CPU 支持多種通信協(xié)議。專用協(xié)議包括點到點(pointtopoint) 接口協(xié)議 (PPI) 、多點 (MultiPoint) 接 口 協(xié) 議 (MPI), Profibus 協(xié)議 、自由通信協(xié)議和 USS 協(xié)議。主要應(yīng)用于對 S7200 的編程、 S7200 之間的通信以及 S7200 與 HMI 產(chǎn)品的通信。支持的波特率分別為 , 。 S7200可以通過接口連接到 MPI網(wǎng)上，主要應(yīng)用于 S7300/400CPU與 S7200通信的網(wǎng)絡(luò)中。通過此協(xié)議，實現(xiàn)作為主站的 S7300/400CPU 與 S7200的通信。在這里是 HMI 產(chǎn)品。許多廠家生產(chǎn)類型眾多的 Profibus 設(shè)備。 S7200CPU 可以通過 EM277 ProfibusDP 擴展的方法連接到 Profi busDP 協(xié)議支持的網(wǎng)絡(luò)中。 31 本系統(tǒng)通信協(xié)議 的選擇 本系統(tǒng)采用工業(yè)觸摸屏監(jiān)控起重機變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由上位機、下位機，經(jīng)MPI 多點接口卡與 PLC 連接，組成一個小型的 MPI網(wǎng)。 人機界面產(chǎn) 品 (HMI)選用 Siemens 公司 TP170B 型觸摸屏，使用組態(tài)軟件Protool/pro 進行圖形編程，提供菜單方式操作和全中文顯示，用以對變頻器的狀態(tài)、各機構(gòu)運行情況及故障報警等信息進行實時監(jiān)控。 軟件 :PLC 和 PC 是通過變量來實現(xiàn)的，變量是上位機與 PC 之間用于數(shù)據(jù)交換的最重要的通訊方式。全局變量是帶有 PLC 鏈接的變量，它在 PLC 上占據(jù)一個定義的存儲器地址，從上位機與 PLC都可以對之進行讀與寫訪問。局部變量不連到 PLC上，他們僅在上位機上可用，系統(tǒng)變量表如表 。 STEP 7micro/win32 軟件的一個特點是調(diào)試功能很強大，不僅能在線讀取數(shù)據(jù)，而且能在線修改過程數(shù)據(jù)，對于調(diào)試大型復(fù)雜控制程序非常有效。 STEP 7micro/win32 軟件工具包采用模塊化的程序設(shè)計方法，它采用文件塊的形式管理用戶編寫的程序及程序運行所需的數(shù)據(jù)。 程序設(shè)計 在本系統(tǒng)中， PLC 程序設(shè)計的主要任務(wù)是接受外部開關(guān)信號 (按鈕、繼電器 )的輸入，判斷當前的系統(tǒng)狀態(tài)以及輸出信號去控制接觸器、繼電器等器件，以完成相應(yīng)的控制任務(wù)。 PLC 的軟件設(shè)計部分我們采用模塊化的方法， PLC 程序設(shè)計共有四個模 塊 :按鈕處理模塊 、 通信模塊 、 PID 控制模塊 、 故障報警模塊 。 （一） 按鈕處理模塊的梯形圖 34 35 （二） 通信模塊 由于我們用 MicroMaster 變頻器對起重機電機進行調(diào)速，所以本系統(tǒng)中對起重機的調(diào)速，實際上就是對其 MicroMaster 變頻器的控制。與變頻器的通信，對 PLC 的 CPL!掃描是異步的，完成一個變頻其通信事務(wù)通常需要幾次 CPU 掃描。 使用 USS 協(xié)議的編程順序如下 : 通過調(diào)用 USS_ IN IT 指令以改變 USS 通信參數(shù)，如啟用或禁止 USS 協(xié)議、設(shè)定波特率，指示哪 些 地址的變頻器是激活的 (即可與之通信 )。 (2)把 V存儲器地址分配給 USS協(xié)議。 37 (4)同時調(diào)用 READ_ PM 或 WRITE_ PM 指令來讀取或?qū)懽冾l器參數(shù)，以便于設(shè)置變頻器參數(shù)，程序中所用的波特率和地址相匹配。 38 39 （四）故障報警模塊 為了實時通知操作員故障消息，以便盡快地排除故障，確保整個系統(tǒng)正常運行，本控制系統(tǒng)具有良好的故障報警措施?？紤]到工業(yè)現(xiàn)場可能的干擾， (1)我們在程序中采用延遲報警 .即只有當報警信號持續(xù)一定的時間 (一般為幾十毫秒到幾百毫秒 ).才認為 有故障。而在停止設(shè)備時 .逐步阻塞報警。報警處理由畫面元素和 PLC 變量直接對應(yīng)，無需編程。所以在本系統(tǒng)中也不例外，有必要考慮 PLC 的抗干擾措施。 (1)輸入信號電纜、輸出信號電纜和電力電纜都要分開敷設(shè)，不能扎在一起。 (3)多芯電纜中的備用芯線也要一端接地，一則擴大屏蔽作用，二則抑制芯線間的信號串擾及外部干擾。所以，對數(shù)字信號和模擬信號，在任何情況下，都必須分開電纜進行傳輸。盡量縮短模擬量 I/0 信號線的長度，并采用雙芯屏蔽線作為信號