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1、精品学习资源基于 PLC 掌握地桥式起重机地设计开封高校 付志乾指导老师 杨志邦内容摘要：本文研讨基于可编程序掌握器（PLC ）和变频器地桥式起重机掌握系统地改进.阐述了沟通桥式起重机在实际中地应用以及PLC 在改造方案中地确定，亦涉及在改造过程中设备地选型 .本文以西门子 S7-200 系列 PLC 为例，表达了 PLC 在沟通桥式起重机改造中地地掌握方案 .与传统掌握方案相比，采纳PLC 掌握地桥式起重机可以简化繁重地设备，使掌握更加安全牢靠 .从经济效益与环境效益地角度分析，本设计虽然前期投入一部分资金用于购买PLC 及变频器等设备，但是长期运行后地修理成本远低于原系统，并且节能可达30
2、%左右 .设计中变频器通过PLC 进行无触点掌握，使设备运行更加精确，并且减轻了人员地劳动强度，提高了工作效率 .关键词：桥式起重机变频器 PLC 掌握系统The Design of PLC-based Bridge Crane SystemAbstract:Thistextdiscussion the improveddesign ofbridge crane controlsystem based on PLCand frequencyconverter. Introducedthe applicationofBridgecrane, the applicationofPLCin reco
3、nstructive transform and choosing the device. The text takes Siemens S7-200 PLC series as an example, introduced the control project of Bridge crane system. Compared withtraditional control scheme，PLC-based Bridge Crane can Simplifythe heavy equipment， and make control moresafety and reliable. Analy
4、sis from economic benefits and environmental benefits, The maintenancecost is far below originalsystem after long-termoperation， and Saves about 30% of energy， beside a fond musts put into buyingPLC and inverter and other equipment .In this design, Inverter non-contact programmable controller contro
5、ls the equipment to run more accurate, as well as reduced labor strength, increased efficiency.Key words: bridge crane ； frequency converter ； PLC ； control system欢迎下载精品学习资源目录前言 11 设计要求及方案挑选11.1 系统设计要求 11.2 题目分析 21.3 系统方案挑选 22 系统硬件设计 42.1 PLC 实现地主令掌握器42.2 限位器及安保电路52.2.1 限位器 62.2.2 安保开关 62.2.3 电磁抱闸 6
6、2.3 可编程掌握器 62.3.1 可编程掌握器特点62.3.2 可编程掌握器选型72.3.3 I/O 端口安排 82.3.4 PLC 系统接线方式92.4 变频器 102.4.1 变频器掌握方式地挑选102.4.2 变频器容量地挑选102.4.3 变频器制动电阻 102.5 电动机挑选 112.6 安全装置 122.6.1 栏杆 122.6.2 限位开关 122.6.3 缓冲器 122.6.4 排障板 123 系统软件设计 123.1 主程序 133.2 公用程序 143.3 大车掌握程序 153.4 其他子程序设计 174 系统仿真及调试 175 设计总结 18附录 19附录 1桥式起重机
7、PLC 掌握系统 STL 语言程序设计 19附录 2桥式起重机PLC 掌握原理图 26附录 3桥式起重机PLC 掌握系统 I/O 口安排表 26参考文献 27致谢欢迎下载精品学习资源前言桥式起重机是桥架在高架轨道上运行地一种桥架型起重机，又称天车 .桥式起重机地桥架沿铺设在两侧高架上地轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上地轨道横向运行，构成一矩形地工作范畴，就可以充分利用桥架下面地空间吊运物料，不受地面设备地阻碍 .传统桥式起重机采纳继电器掌握与串电阻调速，使用凸轮掌握器掌握各台电动机 .而桥式起重器一般在码头、厂房内，工作环境相当恶劣，并且重载下频繁起动、制动、反转、变速等，要求有肯定地调速
8、范畴 .所以传统地继电器掌握与串电阻调速已出现诸多弊端，有必要采纳新地掌握方法对其进行改造 .随着工业自动化地进展， PLC、变频器在工厂设备改造中得到了广泛应用 .PLC 具有牢靠性高，抗干扰才能强，适应性强，应用敏捷，编程便利，易于使用，掌握系统设计、安装、调试、修理便利，修理工作量少等一系列地优点 .而变频器可以供应频率可调地沟通电源，并且可以实现多段速度掌握 .因此， “PLC+变频器 ”地掌握方式在桥式起重机地改造中非常流行 .本文着重论述如何采纳PLC 作为掌握核心，采纳变频器拖动电动机，实现传统地继电器掌握桥式起重机地改造.为降低工作人员劳动强度，采纳三档位地主令掌握器作为操作面
9、板.PLC 作为整个掌握系统地核心，它接受主令掌握器发出地向前、向后、零位、调速等控制信号，限位器输入地限位信号，以及安保电路输入地爱护信号，经PLC 内部运算后分别发送给四台变频器 .变频器接受来自 PLC 地掌握信号，掌握电动机依据操作人员地操作运行. 主令掌握器地开关与常用地启动、停止等按钮集中于掌握舱内地操作面板上，供操作人员操作使用 .经改造地桥式起重机有以下优点：桥式起重机地启动、制动、加速、减速等过程更加平稳快速，定位更加精确，削减了负载波动，安全性大幅提高.系统运行地开关器件实现了无触点化，具有半永久性地寿命.由于电动机启动电流限制得较小，频繁启动和停止时电动机热耗削减，寿命延
10、长.电磁制动器在低速时动作,其闸皮地磨损很小，使用寿命延长.降低了对电网地冲击.节省能源，变频调速地启动、制动、加速、减速等过程中，电机运行电流小.以本案来讲，节能可达30%左右 .1 设计要求及方案挑选1.1 系统设计要求现有一台 15/3t 沟通桥式起重机，采纳起重用绕线式沟通异步电动机拖动，其中横梁地移动使用2 台相同地电动机，小车地移动使用一台电动机，主钩和副钩各使用欢迎下载精品学习资源一台电动机 .5 台电动机均采纳了转子串电阻调速方式，以增加启动转矩，削减启动电流.由于工作环境恶劣，空气中地水分对电机滑环、碳刷及接触器腐蚀较大，加上任务重，操作流程复杂，冲击电流大，触头消蚀严峻，碳
11、刷冒火，电机及转子绕组所串电阻烧损、断裂故障时有发生，对生产影响较大.转子串电阻调速，机械特性软，负载变 化时，转速也变化，调速成效差，所串电阻长期发热，电能铺张大，效率低.要求对其进行改造，削减电路中地冲击电流，转变调速方式，削减操作人员劳动强度，提高系统效率 .1.2 题目分析题目中原有地沟通桥式起重机系统采纳接触器掌握电源电路地启动、停止、限位；使用凸轮掌握器掌握大车、小车、副钩电动机地前进、后退、零位、加速、减 速；而主钩地前进、后退、零位、加速、减速等动作使用主令掌握器完成，并且各电机均设电磁抱闸装置刹车.5 个电动机都使用转子串电阻调速，其中主钩电动机串有7级电阻，其余电动机串有5
12、 级电阻 .经分析，电路中凸轮掌握器地触点上流过地即是电动机地工作电流，操作开关开合时简洁显现冲击电流，削减了接触器触点寿命.为了延长使用寿命，触点往往做得非常笨重，不仅增加了设备体积，也给操作带来了不变；转子串电阻地调速方式使机械特性变软，所串电阻长期发热，极大地铺张了电能；每一台电动机配备一台凸轮掌握 器或主令掌握器地方式使得操作面板上地掌握开关种类繁多，简洁显现误操作.为了克服以上缺点，在改造中采纳PLC 代替接触器开关，使设备体积减小，操作强度也随之下降；使用桥式专用变频器代替转子串电阻调速，增加了机械特性硬度，也不存在发热问题，提高了系统效率； 5 台电动机共用一台主令掌握器掌握，削
13、减了按钮数量，从而提高了系统牢靠性 .原有系统中地电磁抱闸装置，过电流爱护装置，动作限位开关，横梁栏杆安全开关，舱门安全开关等安保装置均予以保留，以提高整个系统地牢靠性 .1.3 系统方案挑选从以上地题目分析来看，改造后地沟通桥式起重机掌握系统包含如下几个部分：主令掌握器、限位器、爱护输入、PLC 、4 台变频器、 5 台电动机（大车电动机两台），其掌握框图如下图欢迎下载精品学习资源图 1 沟通桥式起重机掌握系统框图本设计使用PLC 实现主令掌握器地开合表地规律功能，以代替原有系统中为每台电动机设置一台主令掌握器或凸轮掌握器地设计.为了防止主令掌握器占用过多地I/O 口，使用精简后地3 档主令
14、掌握器 .限位器与爱护输入均保留传统地开关器件，并将其输入到 PLC 中以便处理 .本系统共有输入点25 个，输出点28 个，共53 个 I/O 口 .采纳西门子S7-200（ 224）型 PLC 作为掌握核心，该PLC 集成 RS-485 通信接口，具有较强地通信才能；拥有7 个扩展模块，可连接外部数字量扩展模块；拥有继电器输出、晶体管输出两种方式，具有较强地掌握功能.本系统使用晶体管输出，寿命长，可适用于频繁开合 地场合 .由于 S7-200（ 224）型 PLC 地本机数字量 I/O 为 14 入/10 出，不能满意本系统对 I/O 口地要求，因此外部扩展3 个 EM223 （ 8 入/
15、8 出）模块 .由于起重机机构多为恒转矩负载，应选用带低速转矩提升功能地电压型变频器 .平移机构惯量较大，负载变化相对小，属于阻力性负载，故大车、小车选用 U/f 开环掌握方式地安川 CIMR-F7B4045 型变频器；起升机构惯量较小，负载变化大，属于位能性负载，为获得快速地动态响应，实现对转矩地快速调剂，获得抱负地动态性能，通常采纳矢量掌握方式，故主副钩地升降机构选用安川CIMR-G7B4055型变频器，采纳闭环矢量掌握方式可获得稳固地工作状态和良好地机械特性.桥式起重机地电气传动系统有大车电动机两台、小车电动机一台、15 吨主钩、 3 吨副钩提升电动机各一台，这次设计总地思路是用4 台变
16、频器来掌握5 台电机 .起重机提升和运行机构地调速比一般不大于1:20，且为断续工作制，通常接电连续在60%以上，负载多为大惯量系统.因此起重机地运行机构选用一般电机，提升机构地电机选用适合频繁起动、转动惯量小、起动转矩大地变频用电机.电动机功率地挑选，必需依据生产地需求来打算.一般来说，起重机用电动机比一般工业生产机械所用地电动机地功率大 10% 左右 .欢迎下载精品学习资源2 系统硬件设计由于本设计采纳一台S7-200 型 PLC 掌握四台变频器操作5 台电动机地运行，因此，四台变频器所需地输入口线均接在这台PLC 上，再由四台变频器分别掌握相应地电动机 .下图（图 2）画出了桥式起重机地
17、PLC 掌握原理图 .为简便起见，图中并未画出全部地 I/O 口线.图 2 桥式起重机地 PLC 掌握原理图2.1 PLC 实现地主令掌握器继电接触器为基础地桥式起重机电路，往往以凸轮掌握器实现大车、小车、副钩地操作，以主令掌握器加继电器屏实现主钩地操作.但凸轮掌握器操作中同时切换地触点究竟太多，且切换地又多是电动机主电路地触点，为了切换大容量电流，触点都制造得厚重，这就为操作带来了阻力和很大地劳动强度中很简洁出故障，给修理带来了不便路地规律连接关系，将有形地触点化为.另一方面，凸轮掌握器中有形地触点在频繁地切除.本设计中设法使用PLC 实现起重机中各电动机主辅电PLC 内部无形地规律关系.表
18、 1 给出了一个经精简后地主令掌握器地开合表，并为各挡位接通地触点支配了PLC 地输入口 .为满意大电流切换地需要， PLC 地输出必需连接接触器及继电器. 又名主令开关，主要用于电气传动装置中，按肯定地次序分合触头，达到发布命令或其他掌握线路联锁、转换地目地，包含凸轮掌握器. 亦称接触式掌握器，是一种大型地掌握电器，多档位、多触点，利用手动操作，转动凸轮去接通和分断通过大电流地触头转换开关. 与主令掌握器地区分在于其不需要加继电接触器就可以分断大电流.欢迎下载精品学习资源表 1三档主令开关开合表输入端口向前零位向后I0.5xI0.6xI0.2x注 x- 接通本设计使用图3 所示地一个三档位主
19、令掌握器及两只升降速按钮作为操作器件，使用PLC 及接触器模拟凸轮掌握器工作.三档位地主令掌握器地开合表如表1 所示.该主令掌握器可以实现电动机正向运行挑选及反向运行挑选间地机械互锁，汽车档位式地设计符合起重机操作人员地操作习惯，使用两只按钮进行升降速也更加便利，其实现地掌握要求主要有： 在按动接于 I1.1 及 I1.0 地按钮时，使加减速档位储备器VB100 中储备地数字在 15间依次序变化，以掌握输入电动机地电源频率大小.实现方法是加 1 及减 1 指令，在 VB100中数值小于 5 时可加操作，大于0 时可减操作 . 电动机地方向掌握由主令掌握器实现，手柄置向前位时，I0.5 接通，正
20、转接触器工作，驱动变频器带动电动机正转；手柄置向后位时，I0.6 接通，反转接触器工作，带动电动机反转 .由正转到反转，或由反转到正转都必需经过零位，手柄位于零位表示已关断正在运行地接触器，预备接通下一个接触器，同时零位亦将VB100 清零，变频器将处于速度档位为 0 位置置 .图 3三档主令掌握器及变速按钮示意图2.2 限位器及安保电路桥式起重机作为工矿、机械中重要地起吊设备，对安全性与牢靠性地要求较高.起重机设有紧急开关，可以在显现事故时紧急停止，横梁（大车，下同）设有栏杆安全开关，操作舱设有舱口安全开关，横梁、小车、主副钩均设有安全限位开关和电磁抱闸系统，电路设有过电流继电器.这些爱护可
21、以保证起重机地安全运行，现分别表达这些爱护模块地功能 .另外变频器中包含短路、过压、缺相、失压、过流、超速、接地等各种爱护功能和故障自诊断及显示报警功能，可在电动机显现这些故障时起爱护作用，在此不再赘述.欢迎下载精品学习资源2.2.1 限位器桥式起重机限位器包含横梁前后向限位开关、小车左右向限位开关、主钩限位开关及副钩限位开关 .本系统地限位开关使用直动式行程开关，它地动作原理是靠移动物体碰撞其可动部件使常开触头接通、常闭触头分断，实现对电路地掌握.移动物体一旦离开，行程开关复位，其触点复原为原始状态.各开关依据电动机容量并留有肯定余量选定，举荐选用LX31 或JLXK1 系列开关 .2.2.
22、2 安保开关安保开关包括横梁栏杆安全开关、操作舱安全开关、紧急开关、各电动机过电流爱护开关等 .将这些开关接在 PLC 输入口上，构成起重机地安全爱护电路.2.2.3 电磁抱闸起重机是一种间歇动作地机械，要常常地启动或制动.为保证起重机安全精确地吊物， 无论起升机构中或者运行机构、旋转机构中都应当设有制动装置.本设计采纳机械抱闸装置YA ，将该装置并联在三相沟通电源A 、C 两相上 .当按下启动按钮后， YA 得电打开，按下停止按钮时， YA 抱紧，起制动作用， YA 与电动机同步 .2.3 可编程掌握器PLC 是本系统地掌握核心，负责接收主令掌握器、限位器、开关等输入器件和变频器等输出器件地
23、开通与关断.2.3.1 可编程掌握器特点2.3.1.1 高牢靠性、抗干扰才能强全部地 I/O 接口电路均采纳光电隔离，使工业现场地外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离 .各输入端均采纳R-C 滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms.各模块均采纳屏蔽措施，以防止辐射干扰.采纳性能优良地开关电源.对采纳地器件进行严格地挑选.良好地自诊断功能，一旦电源或其他软、硬件发生反常情形，CPU 立刻采纳有效措施，以防止故障扩大 .大型 PLC 仍可以采纳由双 CPU 构成冗余系统或有三CPU 构成表决系统 ,使牢靠性更进一步提高 .欢迎下载精品学习资源2.3.1.2 丰富地 I/O 接口模块PLC 针对
24、不同地工业现场信号，如：沟通或直流，开关量或模拟量，电压或电流，脉冲或电位，强电或弱电等，有相应地I/O 模块与工业现场地器件或设备，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、掌握阀等直接连接.另外为了提高操作性能，它仍有多种人- 机对话地接口模块，为了组成工业局部网络，它仍有多种通讯联网地接口模块等.2.3.1.3 采纳模块化结构为了适应各种工业掌握需要，除了单元式地小型PLC 以外，绝大多数PLC 均采纳模块化结构 .PLC 地各个部件，包括CPU 、电源、 I/O 等均采纳模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统地规模和功能可依据用户地需要自行组合.2.3.1.4 编
25、程简洁易学PLC 地编程大多采纳类似于继电器掌握线路地梯形图形式，对使用者来说，不需要具备运算机地特地学问，因此很简洁被一般工程技术人员所懂得和把握.2.3.1.5 安装简洁，修理便利PLC 不需要特地地机房，可以在各种工业环境下直接运行.使用时只需将现场地各种设备与 PLC 相应地 I/O 端相连接，即可投入运行.各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户明白运行情形和查找故障.由于采纳模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块地方法，使系统快速复原运行.2.3.2 可编程掌握器选型在掌握上，要求PLC 牢靠工作，基本实现无触点掌握，便利整个系统升级，且更加节能.目前，国内外有
26、多家公司生产了一系列地PLC ，它们都具有各自地特点.例如三菱公司生产地 PLC 环境适应才能较强，往往用于重工业领域等环境复杂地地方，典型应用为机床；欧姆龙公司生产地PLC 功能强大，系列齐全，但是环境适用才能不如其他地PLC，通常用于电子行业；而西门子公司地PLC 编程简洁，很简洁实现结构化编程，通信才能强，较适用于初学者适用 .综合各种 PLC 地性能、价格以及易用性，本设计选用西门子地S7-200 系列 PLC.该系列地 PLC 属于小型可编程掌握器，有很强地通信功能，在大型网络掌握系统中能充分发挥作用，便利日后整个起重机系统升级.S7-200 系列 PLC 供应 5 种不同地基本单元
27、（ CPU ），其中， CPU221 型 PLC 不供应扩展功能，其数字量 I/O 为 6 入/4 出，无法满意系统设计要求 .考虑到桥式起重机地 I/O 口较多，挑选 CPU224 或 CPU226 外加 EM223 模块地 PLC 均可满意本系统地设计要求 .本设计选用 CPU 型号为 CPU224 地 PLC，外加三个 EM223 （ 8 入/8 出）数字量扩展模块，这样I/O 数量扩展就为 38 入/34 出，满意系统要求 .日后如要对系统进行升级，只需增加数字量欢迎下载精品学习资源扩展模块即可 .桥式起重机 PLC 掌握原理图如图 2 所示.其主要功能如下：1） 变频器运行、停止掌握
28、；2） 掌握制动器，保证电动机停止时能够准时制动，既不提前，也不延后；3）升降变频器掌握方式切换；4） 电气闭锁爱护掌握；5） 升降、开闭变频器中任意一台变频器报警故障时，两台变频器均能够立刻停止输出，并同时制动；6） 任何时刻断电，系统将会立刻停止运行，制动器制动.2.3.3 I/O 端口安排表 2I/O 端口安排表I/0 点用途I/0 点用途I/0 点用途I/0 点用途I0.0主回路启动I1.7小车启动按钮Q0.5大车反转Q2.4主钩变频器 X2I0.1主回路停止I2.0小车停止按钮Q0.6大车变频器X1Q2.5主钩变频器 X3I0.2主令掌握器零位I2.1小车故障爱护Q0.7大车变频器X
29、2Q2.6副钩电源I0.3前限位I2.2主钩过电流爱护Q1.0大车变频器X3Q2.7副钩正转I0.4后限位I2.3主钩启动按钮Q1.1小车电源Q3.0副钩反转I0.5主令掌握器向前I2.4主钩停止按钮Q1.2小车正转Q3.1副钩变频器 X1I0.6主令掌握器向后I2.5主钩故障爱护Q1.3小车反转Q3.2副钩变频器 X2I0.7主回路过电流爱护I2.6副钩启动按钮Q1.4小车变频器X1Q3.3副钩变频器 X3I1.0主令掌握器加速I2.7副钩停止按钮Q1.5小车变频器X2M11.2电机正接I1.1主令掌握器减速I3.0副钩故障爱护Q1.6小车变频器X3M11.3电机反接I1.2急停Q0.0主电
30、源输出Q1.7主钩过电流爱护M10.4变频器X1I1.3复位Q0.1急停输出Q2.0主钩电源M10.5变频器X2I1.4大车启动按钮Q0.2复位输出Q2.1主钩正转M10.6变频器X3I1.5大车停止按钮Q0.3大车电源Q2.2主钩反转I1.6大车故障爱护Q0.4大车正转Q2.3主钩变频器 X1本系统地输入口包括主回路启停、主令掌握器各位置、各电动机限位、各电动机启停、各电动机故障输入、过电流爱护、急停、复位等；输出口包括主电路电源、急停输 出、复位输出、各电动机电源、各电动机正反转、各电动机变频器输出、过电流爱护输出等.其中主回路启停输入由按钮开关接入PLC ，用以掌握总电路地通断，当按下停
31、止按钮时，整个系统将完全停止，PLC 中储存地档位信息清零，各电动机继电接触器断开，电磁抱闸机构开通，各电动机抱闸，保证现场工作人员地安全.主令掌握器各位置接入PLC 地输入端口，操作人员可通过掌握屏掌握电动机地正反转，加减速等操作.各电动机限位开关保证电动机在规定位置置内移动，过电流爱护输入是防止由于过电流造成地电动机过载.各电动机启停与故障输入接在PLC 地输入端口上，用以掌握电动机地启动与停止.急停与复位按钮是显现紧急情形时地掌握按钮.以上为输入端口地安排方式，下面介绍输出端口地安排方式：主电路电源以及各电动机电源为整个电路供应电源，由于各电动机均设有独立地电源，所以各电动机可以单独控制
32、.当电动机紧急情形时使用急停输出、复位输出复位到初始状态，它们接在PLC 地输出端口上，并通过继电器接到变频器上.各电动机正反转、各电动机变频器输出、过电流爱护输欢迎下载精品学习资源出是掌握和爱护各电动机工作地口线.将掌握桥式起重机地线路接在PLC 地 I/O 口上，通过软件编程就可以掌握系统地工作了.2.3.4 PLC 系统接线方式可编程掌握器完成系统规律掌握部分，含接受主令掌握器送来地操作信号、对变频器图 4 大车 PLC 及变频器接线示意图大车 PLC 及变频器地接线示意图如图4 所示 .图中电动机地启动按钮、停车按钮，主令掌握器地 5 个触点，以及系统安保用地各种限位设备都接在PLC
33、地输入口上 .输出口上接地是很多小型继电器 .它们是用来掌握变频器地输出相序及频率地，其中K1 掌握变频器地正向相序端， K2 掌握变频器地反向相序端，当K1 及 K2 中其一接通时，变频器输出肯定相序地电源，当二者都接通或都不接通时，变频器终止电源地输出，K6 、K7 连接地是变频器地急停及复位端子 .而 K3 、K4 、 K5 所连接地 X001 、X002、X003 为变频器地多段频率挑选端，利用这三个端子地组合，可有七种速度可挑选，详细地速度值可以通过变频器地功能码设定，本设计中只利用其中5 档速度， X1 、X2 、X3 地组合关系与速度档位地关系如表 3 所示：表 3变频器多段频率
34、端子状态表地掌握及系统地安全爱护，是系统地核心.现以大车为例说明PLC 地接线及工作过程.速度档位01234567X00101010101X00200110011X00300001111注：0-断，1-通欢迎下载精品学习资源2.4 变频器变频器为电动机供应频率可调剂地沟通电源，是实现电动机速度调剂地关键设备.本系统变频器采纳日本安川CIMR-G7B 、CIMR-F7B 系列起重专用变频器 .2.4.1 变频器掌握方式地挑选由于起重机机构多为恒转矩负载，应选用带低速转矩提升功能地电压型变频器.大车、小车是一般抵抗性负载，负载变化相对小，属于阻力性负载，可以配用一般型或高功能型变频器，故大车、小车
35、选用U/f 开环掌握方式地安川CIMR-F7B4045型变频器；而主钩及副钩负载变化大，属于位能性负载，为获得快速地动态响应，实现对转矩地快速调剂，获得抱负地动态性能，通常采纳矢量掌握方式，故主钩升降、副钩升降选用安 川 CIMR-G7B4055型变频器，采纳闭环矢量掌握方式以获得稳固地工作状态和良好地机械特性 .从变频器工作频率地掌握来看，可以采纳变频器模拟量电压掌握端加接电位器方式， 这样电动机地转速是无极调速地.但这样地方式与传统地操作方式相差较远，考虑到转速平滑调剂对起重机来说并不重要，就可以采纳变频器机外开关多段速度挑选方式实现速度控制，这和选取主令掌握器作为操作器件是配套地.采纳变
36、频器后，电动机地正反转掌握也变得简洁地多了，不再需要使用接触器交换电源地相序，只要操作变频器地相序掌握端口就可以了 .2.4.2 变频器容量地挑选变频器容量地挑选是以电动机地额定功率为依据地.由于绕线转子异步电动机与通用鼠笼异步电动机相比，其绕组地阻抗较小，因此使用变频器调速时应考虑纹波电流引起地过电流跳闸情形，同样功率下地电动机，绕线转子异步电动机额定电流往往较大，所以挑选时应考虑肯定余量 .虽然起重机升降机构地转动惯量很小，加速时间较短，但考虑到电网电压波动地因素，以及安全劳动部门对起重机1.25 倍额定静载荷检测要求等因素来挑选起升机构电动机地变频器容量.大车、小车运行机构属于大惯量负载
37、，其加减时间一般不超过20s，变频器地短时过载才能为150，不同地加速时间对变频器容量地运算不同，当加速时间2 min 时，变频器功率挑选应放大些，以此来挑选大车、小车运行机构电动机地变频器容量 .2.4.3 变频器制动电阻起重机变频器，特殊是主钩及副钩变频器，需配用制动电阻.起重机放下重物时，由于重力作用电动机将处于再生制动状态，拖动系统地动能要反馈到变频器直流电路中去，使直流电压不断上升，甚至达到危急地地步.因此，必需将再生到直流电路里地能量消耗掉，使直流电压保持在答应地范畴内.制动电阻就是用于消耗这部分能量地.欢迎下载精品学习资源2.5 电动机挑选桥式起重机地运行机构多为恒转矩负载，可以
38、使用专用地变频调速起重电机，也可以使用起重机原有地线绕转子电动机，将转子绕组短接就可以了.提升机构地电机选用适合频繁起动、转动惯量小、起动转矩大地变频用电机.目前，国外以四极电机作变频电机首选极数.电机功率为：欢迎下载精品学习资源PVW10 3式 1欢迎下载精品学习资源式中 P 功率， kw ；W 额定起重量 最小幅度时 吊钓重量钢丝绳重量，N； V 提开速度， m/s；机械效率 .用变频器驱动异步电动机时，由于变频器地换向冲击电压及开关元件瞬时地开闭而产生冲击电压 浪涌电压 引起电机绝缘恶化，对电压型PWM 变频器应尽量缩短变频器与电机间接线距离或者考虑加入阻尼回路滤波器 .电动机功率地挑选
39、，必需依据生产地需求来打算.一般来说，起重机用电动机比一般工业生产机械所用地电动机地功率大10%左右 .电动机地挑选取决于下面两个主要条件：(1) 发热电动机在工作时，一方面将电能转变为机械能而做功，另一方面由于电动机绕组本身地阻抗要消耗一部分电能转变成热能，使电动机地温度上升.电动机由于受体积结构等地限制，内部绝缘材料地耐热才能很差，极易造成老化.当温度超过电动机所答应地限度时，绝缘才能被破坏，电动机将烧毁.电动机铭牌上都规定有电动机地温升，它指地是电动 机在额定负载下运行时，定子发热后地答应温升与四周环境温度之差.(2) 过载才能各种电动机都有肯定地过载才能.沟通电动机地过载才能tm 是最
40、大转矩M max 与额定转矩 M n 地比值，即一般起重机用地沟通异步电动机地过载才能为2.5 3.3.交流电动机地过载才能为：M maxtm式 2M n欢迎下载精品学习资源式中，M max -电动机答应地最大转矩；欢迎下载精品学习资源M n -电动机地额定转矩 .各种电动机地过载才能可从设计手册中查得.电动机因过载而发生温升需要有一段时间，从发热方面来说，容许有短时地过载.但就过载才能而言，即使在很短时间内也是答应地.所以发热和过载才能必需同时考虑.桥式起重机地电气传动系统有大车电动机两台、小车电动机一台、15 吨大钩、 3 吨小钩提升电动机各一台，这次设计总地思路是用4 台变额器来掌握5
41、台电机 .依据分析运算后电机地基本选型见表4.表 4 电动机地挑选欢迎下载精品学习资源各部分型号标称功率KW额定电流A额定转矩N.m额定转速r/min过载才能转动惯量重量kg.mkg欢迎下载精品学习资源小车YZ160MR-6Z11227014653.50.085125大车YZ160M2-2243.7140.014653.50.1482106主钩YZ80-S-10Z110200700.214653.31.768680副钩YZ180L-6Z3058190.914653.20.2482802.6 安全装置起重小车地安全装置主要有栏杆、限位开关、撞尺缓冲器、排障板等2.6.1 栏杆桥式起重机起重小车运
42、行地轨道中间为钢丝绳和吊钩工作地空间，考虑到修理人员在小车上工作地安全，小车架朝着这个空间地两边都焊有爱护栏，小车架地另两边朝着走 台，为便利修理人员地上下小车不设栏杆.2.6.2 限位开关当起升机构或运行机构运动到极端位置时，用限位开关来切断电源开关，防止因操作失误发生事故 .2.6.3 缓冲器为防止运行机构地行程限位开关失灵，小车架上安装了弹簧缓冲器 .在桥架小车轨道地极端位置处装上挡铁，用它来阻挡小车地运动并使缓冲器吸取碰撞时地能量 .国家规定，容许地最大减速度为 4m/s.当小车速度不高时，也可用橡胶块和木块来缓冲 .2.6.4 排障板焊在小车架上位于车轮外边地钢板，它地作用是在运行时
43、排除小车轨道上可能存在地障碍物，如修理时遗忘而搁在轨道上地工具等.3 系统软件设计PLC 程序地编制以实现PLC 在系统中地任务为目地.整个桥式起重机地程序分为主程 序、公用程序、大车程序、小车程序、主钩程序、副钩程序6 个部分 .主程序接收相应地按钮输入，分别调用其余5 个子程序 .公用程序实现 PLC 模拟地主令掌握器地功能，并将信息存入中间继电器中 .而大车、小车、主钩、副钩等程序分别详细掌握各电机地运行.现分别介绍各程序地功能：欢迎下载精品学习资源3.1 主程序主程序功能简洁，主要是实现调用各子程序.当 PLC 上电工作时， SM0.0 接通，调用公用程序，完成初始化 .另外，设有总电路开关，当启动开关I0.0 接通，停止开关I0.1 及过电流爱护开关I0.7 常闭触头闭合时，接通总电源输出开关Q0.0 ，并自保持 .这时整个电路将通电，公用程序完成初始化，等待操作人员按下大车、小车、主钩或副钩地启动按钮，启动相应子程序 .主程序梯形图设计如下：欢迎下载精品学习资源图 5 主程序梯形图程序设计3.2 公用程序设置公用程序可以充分利用PLC