PLC和變頻器在橋式起重機上的應用設計

1、PLC和變頻器在橋式起重機上的應用設計橋式起重機俗稱行車，是工礦企業(yè)應用非常廣泛的起重機械。傳統(tǒng)的橋式起重 機為了提高起動轉矩，采用繞線式異步電動機拖動，通過鼓形凸輪控制器的操作來改 變其轉子所用電阻調速。隨著新技術和控制設備的發(fā)展，現(xiàn)在人們普遍采用變頻器 作為變頻調速電源，用籠形異步電動機取代原來的繞線異步電動機，用PLC作為控制 裝置進行無觸點控制。從而改善了調速性能，增加了系統(tǒng)的可靠性。本文通過一個 實例分析變頻器和PLC在系統(tǒng)中的具體應用。1、橋式起重機拖動系統(tǒng)1.1 橋式起重機的運行機構1大車拖動系統(tǒng)拖動整臺起重機順著車間方向左右移動（以司機的坐向為參考2小車拖動系統(tǒng)拖動吊鉤及重物順

2、著橋架作前后運動。3吊鉤拖動系統(tǒng)拖動重物作吊起或放下的上下運動。大型起重機（超過10t有兩個起升機構：主起升機構（主鉤和副起升機構（副鉤。通常主鉤與副鉤不能同時起吊重 物。1.2 負荷特點橋式起重機的拖動系統(tǒng)負載都屬于恒轉矩性質，且其起升機構為位能性負載，當 起升機構起吊重物下降或者快速減速運行時，電動機處于再生發(fā)電制動狀態(tài)。需要 將電能通過反饋裝置反送給電網或消耗在制動電阻上，以防直流處的泵升電壓影響制動效果。1.3 控制要求1起升機構要求起動轉矩大，起動運行平穩(wěn)。能夠實現(xiàn)正反轉運行且要有超載、 限位、限流等多種保護。2起升機構在啟停過程中易出現(xiàn) 溜鉤”問題。由于制動器從抱緊到松開，以及從松

3、開到抱緊的動作過程需要時間（約0.65，而電 動機轉矩的產生或消失，是在通電或斷電瞬間就立刻反應的。因此，制動器和電動機 在動作的配合上極易出現(xiàn)問題。如電動機已經通電，而制動器尚未松開，將導致電動 機的嚴重過載；反之，如電動機已經斷電，而制動器尚未抱緊，則重物必將下滑，即出現(xiàn) 溜鉤現(xiàn)象。因此要有相應的防止措施。起升機構中要有機械制動器。起重用變頻器具有零速全轉矩功能（又稱零伺服 功能，即零速時電動機仍能輸出150%的額定轉矩，使重物停在空中，但是若重物停在 空中時出現(xiàn)電源瞬間停電等情況，就會有重物下滑的危險。因此，電動機軸上必須加 裝制動器。常用的有電磁鐵制動器和液壓電磁制動器等。2、PLC、

4、變頻器的系統(tǒng)應用2.1系統(tǒng)配置1變頻器。橋式起重機的平移機構對拖動系統(tǒng)的性能要求不高，為了節(jié)省成本，選用V/F控制方式的通用變頻器即可滿足要求。起升機構要求有較高的起動轉矩和調速性能，采用帶速度反饋的矢量控制型變 頻器。這類變頻器種類很多，本文以安川VS 616G5變頻器為例分析。該變頻器具有零速全轉矩功能，這就保證了吊鉤由運行狀態(tài)降為零速時，電動機 能夠使重物在空中暫時停住，直到電磁制動器將電動機軸抱住為止，從而防止了溜鉤。2PLC可選擇日本三菱的FX衛(wèi)N 08MR。3平移機選用普通電機；主副提升機構都采用變頻電機并裝有光電編碼器，變頻器附有PG理速度反饋控制卡與光電編碼器相連接； 為了保證

5、足夠的啟動和運行力矩，主提升機構的變頻器一般比電動機容量放大一個 等級琳電動機為90KW,則變頻器的容量可選110KW;變頻器的制動單元應加大一 個檔次，以便允許有較大的制動電流，縮短制動過程；制動電阻的額定功率應加大一 倍。2.2系統(tǒng)圖本文只給出主起升機構系統(tǒng)圖，如圖1所示：圖1主起升機構系統(tǒng)圖PLC端子及控制關系說明：上述系統(tǒng)中PLC為控制中心，它的輸人信號來自主令 控制器（如圖2所示，用以控制主鉤電動機的正反轉和多段速及零位保護和變頻器（故障輸出、制動器控制信號，以及超載、限位等檢測信號。它的輸出信號控制變頻器 和主電路（制動器、風機、變頻器電源電路的通斷。圖2主令控制器變頻器的各端子說

6、明如下：1:正轉；2:反轉;3:外部故障（制動電阻過熱保護；4:故障復位;5:多段速1,6:多段速 2;7:多段速3;8:點動;n:多功能輸人端子（58的公共端；25:零速;26:速度一致;27:集電 極開路多功能2.3 PLC程序本系統(tǒng)PLC程序為一般的順序控制程序，其中的關鍵是要理清系統(tǒng)工作過程中 實際需要的控制關系，以及把主令控制器的運行及速度指令邏輯轉換為三位二進制 輸出給變頻器多段速輸人端，（程序及輸人輸出關系如圖3和表1所示。圖3多段速PLC程序表1多段速輸入/輸出表2.4 工作過程系統(tǒng)上電后，在無故障反饋情況下，司機室駕駛員通過聯(lián)動臺的主令控制器發(fā)出 操作指令信號給PLC,PLC

7、根據內部程序的執(zhí)行結果輸出給變頻器正反轉和多段速 輸人端，從而控制主鉤的升降運行和變速。2.5 溜鉤的防止Vs - 616 GS矢量控制型變頻具有零速全轉矩功能，在設計橋式起重機起升機 構時只需考慮PLC和變頻器的適當配合，即可圓滿解決 溜鉤”問題。如本例中可以 利用集電極開路輸出端的 零速”、速度一致”信號分別控制機械制動器的抱閘和松 閘,或者用頻率檢測信號”作為機械制動器的松合閘控制指令。但都需要參數(shù)設置 與之相配合，以取得制動器與電動機運行之間的最佳配合。2.6 功能擴展1如果需要，可在PLC輸人端連接遙控器對橋式起重機的拖動系統(tǒng)進行控制。2可以配置觸摸屏或液晶顯示器對系統(tǒng)的主鉤高度、載

8、荷、運行狀態(tài)、故障狀 態(tài)等進行監(jiān)視。1毛一扮卡輸出脈沖到PLC高頻脈沖輸人端，經SPD脈沖速度計算 指令計算用于速度控制和顯示。PLC與觸摸屏通過R32申行接口相連，Pl刃中的接 程序在PLC中為觸摸屏設立數(shù)據讀取區(qū)及相關狀態(tài)標志，用于觸摸屏的監(jiān)視。2.7 系統(tǒng)保護該系統(tǒng)中，變頻器本身具有短路、過載、過壓、缺相、失速等多種保護和故障 輸出功能，對主起升機構來說，變頻器驅動一臺電動機，所以變頻器的輸出可以直接連 接電動機而不必接熱繼電器作過載保護。線路主回路中接有總接觸器和分接觸器 ， 它們除了通斷線路的作用外，還兼有短路、過載、欠壓等多種保護。司機可以通過聯(lián)動臺中的啟停按鈕控制總接觸器進而控制總電源的通斷 ，在無法用接觸器通斷電 路的情況下，可以通過急停開關接通總斷路器的分勵脫扣線圈來斷開電源電路。另 外在總電源控制回路中還用有門限位開關和鑰