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PLC在桥式起重机变频调速控制系统中的应用

桥式起重机的PLC控制 (1)

桥式起重机作为物料搬运系统中一种典型设备，在企业生产活动中应用广泛。传统的桥式起重控制系统主要采用继电器接触器进行控制，采用交流绕线串电阻的方法进行启动和调速，这种控制系统存在可靠性差，操作复杂，故障率高，电能浪费大，效率低等缺点。因此对桥式起重机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内外相关行业专家学者的一个研究课题。本文针对桥式起重机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器应用于桥式起重机控制系统上，并进行了较深入的研究。 1.根据桥式起重机的运行特点，桥式起重机控制系统采用变频调速系统，该系统主要由主令控制器、PLC控制系统、变频调速系统等组成。 2.PLC系统采用德国西门子公司产品，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度换档；吊钩的升、降方向及速度换档，同时能检测各个电机故障现象并显示，减小了传统继电器——接触器控制系统的中间环节。减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。本设计控制系统采用桥式起重机变频调速技术具有节能、减少机械磨损，启动性能好等诸多优点。关键词：主令控制器；可编程序控制器；桥式起重机

引言 (4) 1 桥式起重机的概述 (5) 1.1 桥式起重机的简介 (5) 1.2 桥式起重机的各机构及其作用 (6) 1.3 桥式起重机的发展现状 (6) 2 桥式起重机控制系统的设计方案 (8) 2.1 工艺要求 (8) 2.1.1 桥式起重机的主要技术参数 (8) 2.1.2 提升机构与移动机构对电气控制的要求 (8) 2.2 方案论证 (9) 2.2.1 起重机数字化控制系统的方案简述 (9) 2.2.2 主电路方案选择 (9) 2.2.3 变频调速工作原理及变频器控制方式 (11) 2.2.4 控制电路方案选择（PLC控制和继电器控制的比较） (17) 3 系统设备的选用 (19) 3.1 电机的选择 (19) 3.2 变频器的选择 (21) 3.2.1 通用变频器的标准规格 (21) 3.2.2 通用变频器类型的选择 (22) 3.2.3 变频器的选型 (25) 3.3 PLC的选择 (25) 3.3.1 PLC的组成 (25) 3.3.2 PLC的工作原理 (27) 3.3.3 PLC的硬件和软件 (27) 3.3.4 PLC型号的选用. (28) 3.4 变频器的外部设备及其选择 (30)

桥式起重机的PLC控制-(1)

引言 (5) 1 桥式起重机的概述 (6) 1.1 桥式起重机的简介 (6) 1.2 桥式起重机的各机构及其作用 (7) 1.3 桥式起重机的发展现状 (7) 2 桥式起重机控制系统的设计方案 (9) 2.1 工艺要求 (9) 2.1.1 桥式起重机的主要技术参数 (9) 2.1.2 提升机构与移动机构对电气控制的要求 (9) 2.2 方案论证 (10) 2.2.1 起重机数字化控制系统的方案简述 (10) 2.2.2 主电路方案选择 (10) 2.2.3 变频调速工作原理及变频器控制方式 (12) 2.2.4 控制电路方案选择（PLC控制和继电器控制的比较） 17 3 系统设备的选用 (20) 3.1 电机的选择 (20) 3.2 变频器的选择 (22) 3.2.1 通用变频器的标准规格 (22) 3.2.2 通用变频器类型的选择 (23) 3.2.3 变频器的选型 (26) 3.3 PLC的选择 (27) 3.3.1 PLC的组成 (27) 3.3.2 PLC的工作原理 (28) 3.3.3 PLC的硬件和软件 (28) 3.3.4 PLC型号的选用 (30) 3.4 变频器的外部设备及其选择 (32)

桥式起重机控制系统

桥式起重机控制系统台湾国家科技大学，汽车工程专业，郑芳华和杨枯昂设计摘要：基于定位精度高，小摆角，运输时间短，高安全的要求，设计一桥式起重机控制系统。由于吊车系统符合负载晃动动力学，这是非常难以操纵的方式，因此，本文提出了一种非线性控制的自适应机制，即龙门起重机位置跟踪系统来控制摇摆角的稳定，以确保整体闭环系统的稳定性。通过所设计的控制器，将驱动位置误差减小为零，而摆角迅速衰减使挥杆稳定。整个系统的稳定性证明是根据Lyapunov的稳定性理论，并通过计算机模拟证明了所用控制器的可行性。 ⑥2006年埃尔塞维尔有限公司保留所有权利。关键词：非线性自适应控制最小相位; Lyapunov稳定性;运动控制 1．简介由于成本低，易组装和维修少等原因，许多工业应用的吊车系统已被广泛的用于材料运输。所以设计一个满足定位精度高，小摆角，运输时间短，高安全的桥式起重机控制系统成为了控制技术领域的一个有趣的问题。吊车运动是相对欠驱动的摇摆运动，是一种非常难以操作自动方式。一般来说，人的司机往往通过自动防摇系统的协助下，并参与了桥式起重机系统的运作，由此产生的性能和安全等方面的不足，很大程度上取决于他们的经验和能力。基于这个原因，激发了许多人对桥式起重机自动控制系统设计的兴趣。众所周知，缺乏实际控制输入会导致严重的非线性运动和摇摆运动，同时带来了大幅摇摆振荡，尤其是在起重和到达的阶段。这些不良现象也使传统的控制方式不能达到目标，因此，架空吊车系统属于不完整的控制系统类别，只允许数量有限的输入量来控制多个输出。在这种情况下，无法控制的振荡，可能会导致严重的稳定性和安全性的缺乏，并强烈制约着运作效率。此外，起重机系统可能会遇到不同加载条件下参数变化范围的影响。因此，一个强大的和微妙的控制器，它能够减少这些不利的摇摆和不确定性，不仅提高了效率和安全性，也使该系统更适用于其他工程范围。在文献[1]中提出的非线性控制器是通过Lyapunov的方法和滑动面控制技术改进后的方案，可以实现车位置控制。然而，没有考虑到摆角的动态稳定性。在文献[2]中提出的是利用比例微分（PD）控制器设计的渐近调节系统，可控制桥式起重机在自然阻尼振荡时的位置。在文献[3]中提出的一种模糊逻辑的滑模控制控制系统，是桥式吊车系统的发展方向。在文献[4]中，利用了非线性耦合控制法来稳定摆角，并使用拉萨尔不变性定理来完成三自由度桥式吊车系统的动作。但是，系统参数必须是预先知道的。在文献[5]中，伯格等人通过调节变量变换的方法设计的起重机系统。在文献[6]中，作者使用了一个自适应反馈线性化方法来使系统稳定。在文献[7]中提出的是一个利用机械系统的被动属性用来

桥式起重机控制线路

桥式起重机控制系统的自动化应用 20/5t桥式起重机控制线路经常移动的。因此要采用移动的电源线供电，一般采用软电缆供电，软电缆可随大、小车的滑触线通过生产车间中常用的20／5t桥式起重机，它是一种用来吊起或放下重物并使重物在短距离内水平移动的起重设备，俗称吊车、行车或天车。起重设备按结构分，有桥式、塔式、门式、旋转式和缆索式等多种，不同结构的起重设备分别应用于不同的场合。生产车间内使用的是桥式起重机，常见的有5t、10t单钩和15／3t、20／5t双钩等。下面以20／5t双钩桥式起重机为例分析一下20/5t桥式起重机控制线路。20/5t桥式起重机主要由主钩（20t）、副钩（5t）、大车和小车等四部分组成。如图10-17所示是20/5t桥式起重机的外形结构图。 1-驾驶室 2-辅助滑线架 3-交流磁力控制器4-电阻箱 5-起重小车 6-大车拖动电动7-端梁 8-主滑线 9-主梁图10-17 桥式起重机外形结构图 20/5t桥式起重机由五台电动机组成，其主要运动形式分析如下：大车的轨道设在沿车间两侧的柱子上，大车可在轨道上沿车间纵向移动；大车上有小轨道，供小车横向移动；主钩和副钩都安装在小车上。交流起重机的电源为380V。由于起重机工作时是电刷引入起重机驾驶室内的保护控制盘上，三根主滑触线是沿着平行于大车轨道方向敷设在车间厂房的一侧。提升机构、小车上的电动机和交流电磁制动器的电源是由架设在大车上的辅助滑触线（俗称拖令线）来供给的；转子电阻也是通过辅助滑触线与电动机连接的。滑触线通常用圆钢、角钢、V形钢或工字钢轨制成。 10.6.1 20/5t桥式起重机的工作原理 1.主电路分析桥式起重机的工作原理如图10-18所示。大车由两台规格相同的电动机M1和M2拖动，用一台凸轮控制器Q1控制，电动机的定子绕组并联在同一电源上；YA1和YA2为交流电磁制动器，行程开关SQ R和SQ L作为大车前后两个方向的终端保护。小车移动机构由一台电动机M3拖动，用一台凸轮控制器Q2控制，YA3为交流电磁制动器，行程开关SQ BW和SQ FW作为小车前、后两个方向的终端保护。副钩提升由电动机M4拖动，由凸轮控制器Q3来控制，YA4为交流电磁制动器，SQ U1为副钩提升的限位开关。主钩提升由电动机M5拖动，由主令控制器SA和一台磁力控制屏控制，YA5、YA6为交流电磁制动器，提升限位开关为SQ U2，下降限位开关SQ U3。总电源由电源隔离开关QS1控制，整个起重机电路和各控制电路均用熔断器作为短路保护，起重机的导轨应当可靠地接零。在起重机上，每台电动机均由各自的过电流断电器在作为分路过载保护。过电流继电器是双线圈式的，其中任一线圈的电流超过允许值时，都能使继电器动作，分断常闭触头，切断电动机

桥式起重机电气控制毕业设计论文

275T/50橋式起重機電氣控制設計摘要橋式起重機是橋架在高架軌道上運行的一種橋架型起重機，又稱天車。橋式起重機的橋架沿鋪設在兩側高架上的軌道縱向運行，起重小車沿鋪設在橋架上的軌道橫向運行，構成一矩形的工作範圍，就可以充分利用橋架下麵的空間吊運物料，不受地面設備的阻礙。橋式起重機廣泛地應用在室內外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易粱橋式起重機和冶金專用橋式起重機三種。普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構、橋架金屬結構組成。起重小車又由起升機構、小車運行機構和小車架三部分組成。起升機構包括電動機、制動器、減速器、捲筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動捲筒轉動，使鋼絲繩繞上捲筒或從捲筒放下，以升降重物。本文重點研究起重機的控制，通過使用串電阻的調速方法已實現對電機的控制，從而控制起重機。關鍵字：起重小車;電動機；串電阻調速

275T/50 bridge crane electrical control design ABSTRACT Bridge crane is a bridge in an elevated running track as a bridge-type crane, also known as Crane。Bridge crane installed in the bridge along the track on both sides of the elevated vertical run，Lifting trolley along the bridge on the laying of the track in the horizontal run, which constitute the scope of work of a rectangle, you can take full advantage of the space bridge was being lifted the following materials, the hindered from ground equipment.Bridge crane widely used in indoor and outdoor warehouses, factories, docks and outdoor storage yard, etc.Bridge crane bridge crane can be divided into ordinary, simple beam bridge crane and metallurgical three special bridge crane.Lifting bodies, including the motor, brake, reducer, drum and pulle y blocks。Car lifting and lifting by the agencies, institutions and small car running frame is composed of three parts.Lifting bodies, including the motor, brake, reducer, drum and pulley blocks. Motor through reducer, driven rotating drum so that the wire rope around the drum or from the reel down to take-off and landing weights.This article focuses on the crane's control, through the use of series resistance to achieve the speed control method of motor control to control a crane. Keywords: lifting trolley; motor; governor resistor string

桥式起重机变频调速控制系统

前言桥式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位，经过几十年的发展，我国桥式起重机制造厂和使用部门在设计、制造工艺、设备使用维修、管理方面，不断积累经验，不断改造，推动了桥式起重机的技术进步。但在实际使用中，传统桥式起重机的控制系统所采用交流绕线转子串电阻的方法进行启动和调速，继电—接触器控制，在工作环境差，工作任务重时，电动机以及所串连电阻烧损和断裂故障时有发生；继电—接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高；转子串电阻调速，机械特性软，负载变化时转速也变化，调速不理想。所串连电阻长期发热，电能浪费大，效率低。要从根本上解决这些问题，只有彻底改变传统的控制方式。近年来，随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展，同时也带动电气传动和自动控制领域的发展。其中，具有代表性的交流变频调速装置和可编程控制器获得了广泛的应用，为PLC控制的变频调速技术在桥式起重机系统提供了有利条件。变频技术的运用使得起重机的整体特性得到较大提高，可以解决传统桥式起重机控制系统存在诸多的问题，变频调速以其可靠性好，高品质的调速性能、节能效益显著的特性在起重运输机械行业中具有广泛的发展前景。本次设计采用PLC和变频器技术，以PLC控制变频器，即以程序控制取代继电—接触器控制，控制变频器实现变频调速，设计出PLC控制的桥式起重机的变频调速系统，进而实现了起重机的半自动化控制。此系统特别适用于桥式起重机在恶劣条件下的工作情况，对改善桥式起重机的调速性能，提高工作效率和功率因数，减小起制动冲击以及增加起重机使用的安全可靠性是非常有益的。

1 绪论 1.1 桥式起重机电气传动技术的国外发展概况电气调速控制的方法很多，对直流驱动来讲60年代采用发电机—电机系统。从控制电阻分级控制，到交磁放大控制，到可控硅SCR激磁控制，到主回路可控硅即晶闸管整流供电系统。随着电子技术的飞速发展，集成模块出现，计算机、微处理器应用，因此控制从分立组成模拟量控制发展至今天的数字量控制。从交流驱动来讲：常规的常采用绕线式电动机转子串电阻调速，为满足重物下放时的低速，一般依靠能耗制动、反接制动，后来还采用涡流制动，还有靠转子反馈控制制动、反接制动、单相制动器抱闸松劲的所谓软制动，随着电子技术的发展，国外开发研制变频调速，PLC 可编程序控制器的应用控制系统的性能更加完美。目前国外几种常用调速系统配置及其性能： l) DC-300直流驱动调速系统：GE公司DC-300，DC-2000是微处理器数字量控制的直流驱动调速系统，其控制功率从300HP到4000HP，并采用PLC对整机驱动系统实施故障诊断、检测、报警及控制。该驱动系统实施主回路SCR整流，其控制是给定模拟量通过数模转换成数字量，通过速度环、电流环到SCR移现触发的逻辑无环流的调速系统。可用测速反馈或电压反馈，对磁场弱磁，以实施恒功率控制。

桥式起重机控制线路设计毕业设计

毕业设计设计题目： 205t桥式起重机控制线路设计系别：机械工程系专业：班级：姓名：学号：指导老师：完成时间：

目录摘要 (Ⅰ) ABSTRACT (Ⅱ) 第一章20/5t桥式起重机常用电器，电机及选用……………………………………… 1.1 常用低压电器…………………………………………………………………… 1.2 熔断器……………………………………………………………………………… 1.3 刀开关……………………………………………………………………………… 1.4 20/5t桥式起重机变频调速系统主要辅件选用…………………………………… 1.5 20/5t桥式起重机变频调速系统电动机容量选用…………………………………… 1.6 20/5t桥式起重机变频调速系统变频器容量选用…………………………………… 1.7 电阻器和频敏变阻器………………………………………………………………… 1.8 电磁铁………………………………………………………………………………第二章凸轮控制器，变频器…………………………………………………………… 2.1 凸轮控制器…………………………………………………………………… 2.2 变频器………………………………………………………………………………第三章20/5t桥式起重机电气控制线路……………………………………………………… 3.1 桥式起重机的电气控制要求……………………………………………………… 3.2 副钩凸轮控制器控制电路……………………………………………………… 3.3保护电路……………………………………………………………………… 结束语…………………………………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………………………

桥式起重机电气控制系统设计

毕业设计说明书（论文）第 1 页共27 页 1 引言（或绪论） 1．1 课题简介本次毕业设计课题为“20/5t桥式起重机电气控制系统设计”。其主要任务是将接触-继电器控制的传统桥式起重机利用PLC进行改造。用到的实验台是THJPES-2型机床PLC电气控制实训考核装置，所以本次任务的重点是完成模拟实验。本次设计的控制部分主要是西门子S7-200 PLC系统，并结合STEP7软件进行了简单的控制编程。 1．2桥式起重机在现代工业中的发展情况桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化重要的工具和设备。所以桥式起重机在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用。经过多年的发展，我国桥式起重机的应用不断扩大，随着技术进步，针对实际中桥式起重机的恶劣工作坏境及长时间超负荷作业而导致的事故，为桥式起重机改造提出了新的要求，以便在实际操作更加安全、更加高效。 1．3 PLC在工业自动控制中的应用可编程程序控制器简称PLC，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微机处理器为核心用作数字控制的专用计算机。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电器操作维护人员的技能和习惯，摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式，形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很简单。PLC现已成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通讯联网功能等优异性能，日益取代由大量中间继电器组成的传统继电—接触器控制系统在机械、化工、冶金等行业中的重要作用。PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。微电子技术与计算机技术的结合，使PLC 的功能变得更加强大，通过可编程控制的实现，为PLC 增添了使用上的灵活性。目前PLC 应用范围之广，在工业自动控制中发挥着不可替代的重要作用，钢铁、化工、石油、机械制造、汽车等领域对PLCPLC进步的成果之一，也是PLC 的依赖程度也越来越高。控制模式的多样化发展是毕业设计说明书（论文）第 2 页共27 页

桥式起重机的控制电路

《工厂电气控制设备》桥式起重机的电气控制桥式起重机的控制电路

授课方案

教学设计/实验实训项目实施方案

图2 转子电路电阻逐级切除的情况图1 K T l 4-25J /1型凸轮控制器控制的小车移行机构电气原理图

图3 凸轮控制器控制的电动机机械特性曲线（（二）凸轮控制器控制的大车移行机构和副钩控制电路凸轮控制器控制大车移行机构，其工作情况与小车工作情况基本相似，但被控制的电动机容量和电阻器的规格有所区别。此外，控制大车的一个凸轮控制器要同时控制两台电动机，因此选择比小车凸轮控制器多五对触点的凸轮控制器，如KT14-60/2，以切除第二台电动机的转子电阻。在副钩上的凸轮控制器的工作情况与小车基本相似，但在提升与下放重物时，电动机处于不同的工作状态。在提升重物时，控制器手柄的第“1”位置为预备级，用于张紧钢丝绳，在将手柄置于“2”、“3”、“4”、“5”位置时，提升速度逐渐升高。在下放重物时，由于负载较重，电动机工作在发电制动状态，为此操作重物下降时应将控制手柄从“0”位迅速扳到第“5”位置，中间不允许停留。往回操作时也应从第“5”位置快速扳到“0”位置，以免引起重物的高速下落而造成事故。对于轻载提升，手柄第“1”位置变为预备级，第“2”、“3”、“4”、“5”位置的提升速度逐渐升高，但提升速度的大小变化不大。下降时所吊重物太轻而不足以克服摩擦转矩时，电动机工作在强力下降状态，即电磁转矩与重物重力矩方向一致帮助下降。由以上分析可知，凸轮控制器控制电路不能获得重载或轻载时的低速下降。为了获得下降时的准确定位，采用点动操作，即将控制器手柄在下降第“1”位置时与“0”位之间来回操作，并配合电磁抱闸来实现。在操作凸轮控制器时还应注意：当将凸轮控制器手柄从左向右扳动，或从右向左扳动时，中间经过“0”位置时，应略停一下，以减小反向时的电流冲击，同时使转动机构得到较平稳的反向过程。（三）主钩升降机构的控制电路由于拖动主钩升降机构的电动机容量较大，不适合采用转子三相电阻不对称调速，因此采用主令控制器和PQR10A系列控制屏组成的磁力控制器来控制主钩升降。图4为LK1-12/90型主令控制器与PQR10A系列控制屏组成的磁力控制器电气原理图。在图4中，主令控制器SA有12对触点，“提升”与“下降”各有六个位置。通过主令控制器这12对触点的闭合与分断来控制电动机定子电路和转子电路的接触器，并通过这些接触器来控制电动机的各种工作状态，拖动主钩按不同速度提升和下降，由于主令控制器为手动操作，所以电动机工作状态的变化由操作者掌握。在图4中，KM1、KM2为电动机正反转接触器，KM3为制动接触器，YB为三相交流电磁制动器，KM4、KM5为反接制动接触器，KM6～KM9为启动加速接触器，用来控制电动机转子电阻的切除和串入，转子电路串有七段三相对称电阻，其中两段R1、R2为反接制动限流电阻，R3～R6为启动加速电阻，转子中还有一段R7为常串电阻，用来软化机械特性。当合上电源开关QS l和QS2，主令控制器手柄置于“0”位置时，零压继电器KV线圈通电并自