毕业论文基于plc控制的桥式起重机的设计

毕业论文基于plc控制的桥式起重机的设计内容摘要：

机构选用安川 CIMRG7B4055 型变频器，采用闭环矢量控制方式可获得稳定的工作状态和良好的机械特性。 桥式起重机的电气传动系统有大车电动机两台、小车电动机一台、 基于 PLC 的起重机控制系统 刘燕坤 6 2 系统硬件设计 由于本设计采用一台 S7200型 PLC控制四台变频器操作 5台电动机的运行，因此，四台变频器所需的输入口线均接在这台 PLC上，再由四台变频器分别控制相应的电动机。 下图（图 2）画出了桥式起重机的 PLC 控制原理图。 为简便起见，图中并未画出全部的I/O 口线。 PLC 实现的主令控制器 ① 继电接触器为基础的桥式起重机电路，往往以凸轮控制器 ②实现大车、小车、副钩的操作，以主令控制器加继电器屏实现主钩的操作。 但凸轮控制器操作中同时切换的触点毕竟太多，且切换的又多是电动机主电路的触点，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的劳动强度。 另一方面，凸轮控制器中有形的触点在频繁的切除中很容易出故障，给维修带来了不便。 本设计中设法使用 PLC 实现起重机中各电动机主辅电路的逻辑连接关系，将有形的触点化为 PLC 内部无形的逻辑关系。 表 1 给出了一个经精简后的主令控制器的开合表，并为各挡位接通的触点安排了 PLC 的输入口。 为满足大电流切换的需要 PLC 的输出必须连接接触器及继电器 可编程控制器特点 高可靠性、抗干扰能力强 ⑴所有的 I/O 接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与 PLC 内部电路之间电气 上隔离。 ⑵各输入端均采用 RC滤波器，其滤波时间常数一般为 10~20ms. ⑶各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 ⑷采用性能优良的开关电源。 ⑸对采用的器件进行严格的筛选。 ⑹良好的自诊断功能，一旦电源或其他软、硬件发生异常情况， CPU 立即采用有效措施，以防止故障扩大。 ⑺大型 PLC 还可以采用由双 CPU 构成冗余系统或有三 CPU 构成表决系统 ,使可靠性更进一步提高 变频器 变频器为电动机提供频率可调节的交流电源，是实现电动机速度调节的关键设备。 本系统变频器采用日本安川 CIMRG7B、 CIMRF7B 系列起重专用变频器。 变频器容量的选择 变频器容量的选择是以电动机的额定功率为依据的。 由于绕线转子异步电动机与通用鼠笼异步电动机相比，其绕组的阻抗较小，因此使用变频器调速时应考虑纹波电流引起的过电流跳闸情况，同样功率下的电动机，绕线转子异步电动机额定电流往往较大，基于 PLC 的起重机控制系统 刘燕坤 7 所以选择时应考虑一定余量。 虽然起重机升降机构的转动惯量很小，加速时间较短，但考虑到电网电压波动的因素，以及安全劳动部门对起重机 倍额定静载荷检测要求等因素来选择起升机构电动机的变频器容量。 大车、小车运行机构属于大惯量负载，其加减时 间一般不超过 20 s，变频器的短时过载能力为 150％，不同的加速时间对变频器容量的计算不同，当加速时间 2 min 时，变频器功率选择应放大些，以此来选择大车、小车运行机构电动机的变频器容量。 变频器制动电阻 起重机变频器，特别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，拖动系统的动能要反馈到变频器直流电路中去，使直流电压不断上升，甚至达到危险的地步。 因此，必须将再生到直流电路里的能量消耗掉，使直流电压保持在允许的范围内。 制动电阻就是用于消耗这部分能量的 频器参数设定 ： 主钩变频器多段速度设定：将 Pr4 设定为 50Hz， Pr5 设定为20Hz， Pr6 设定为 5Hz（ 为变频器高 .中 .低速设定）， Pr79 设定为 3（外部控制模式） 电机的选择 起重机提升和运行机构的调速比一般不大于 1:20，且为断续工作制，通常接电持续在 60%以上，负载多为大惯量系统。 严格意义上的变频电机，转动惯量较小，回应速度较快，可工作在比额定转速高出很多的工况条件下，这些特性均非起重机的特定要求。 普通电机与变频电机在不连续工作状态下特性基本一致；在连续工作时考虑到冷却效果限 制了普通电机转矩应用值，普通电机仅在连续工作时的变频驱动特性比变频电机稍差。 普通变频器在调度比为 1:20 的范围内确保起重机上普通电机有 150％的超载力矩值。 此外起重机电机多用于大惯量短时工作制，通常不工作时间大于或略小于工作时间。 电机在起动过程中可承受 ，因此高频引起的。 但若电机要求在整个工作周期内在大于 1:4 的速比下持续运行则必须采用风冷式电机。 作为提升机构的电机选用适合频繁起动、转动惯量小、起动转矩大的变频用电机。 目前，国外以四极电机作变频电机首选极数。 电机 功率为： P=(WV/η )*103 式中 P— 功率， kw； W— 额定起重量。