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桥式起重机plc控制系统的设计 0 半自动化控制器 该系统采用锣鼓和低频技术，用锣鼓控制低频，用程序控制取代传统电器控制，以控制低频分量。描述了由朱元璋控制的桥式起重机的频效驱动器，并对重量进行了自动控制。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 加工系统可靠性差 传统桥式起重机的控制系统主要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, 这种控制系统的主要缺点有: 1) 桥式起重机工作环境差, 工作任务重, 电动机以及所串连电阻烧损和断裂故障时有发生; 2) 继电—接触器控制系统可靠性差, 操作复杂, 故障率高; 3) 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。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。 2 控制方案设计 本次设计是为125/15t桥式起重机设计一套变频调速系统, 在设计中, 其大、小车运行机构及提升机构均采用变频调速, 并应用可编程序控制器 (PLC) 进行信号协调和逻辑控制。系统结构如图1所示。 3 三相异步电动机的低频滤波速度 3.1 交流转速控制特性 根据异步电机的知识, 异步电机的转速公式为: 式中, n为异步电动机的转速, r/min;f为定子的电源频率, Hz;s为电机的转速滑差率;p为电机的极对数。 三相异步电动机的调速方法可分为两大类:一类是通过改变同步转速n0来改变转速n, 具体方法有变极调速 (改变p) 和变频调速 (改变f) ;另一类是通过改变转差率s来实现调速, 这就需要让电动机从固有特性上运行改为人为特性上运行, 具体方法有变压调速 (改变U1) , 转子电路串电阻调速 (改变R2) , 等等。由上式可知, 如果改变输入电机的电源频率f, 则可相应改变电机的输出转速。变频调速分为2种一种是基频以下调速, 另一种是基频以上调速, 把基频以下和基频以上两种情况合起来, 可得到异步电动机的变频调速控制特性, 如图2所示。如果电动机在不同的转速下都具有额定电流, 则电动机都能在温升容许的条件下长期运行, 这时转矩基本上随磁通变化。在基频以下, 属于“恒转矩调速”的调速, 而在基频以上, 基本上属于“恒功率调速”。 3.2 wo-f 3.2.1 频率频率逆变电路 按变频的原理有交—交变频器和交—直—交变频器。前者是将频率固定的交流电源变换成频率连续可调的交流电源, 其主要优点是没有中间环节, 变换频率高, 但其连续可调的频率范围较窄, 一般在0 f1f1N/2, 故主要用于容量较大的低速拖动系统中。后者是将频率固定的交流电整流后变成直流, 再经过逆变电路, 把直流电逆变成频率连续可调的三相电流。由于把直流电逆变成交流电较易控制, 因此在频率的调节范围、变频后电动机特性的改善等方面都具有明显的优势, 目前使用最多的变频器均为交—直—交变频器。 3.2.2 直流机械 这种变频器主要由整流调压、滤波及逆变三部分组成, 图3为交—直—交变频器, 图4为三相整流主电路, 图5三相桥式逆变电路主电路。 4 扩展单元与主机 PLC是一种通用的工业控制装置, 其组成与一般的微机系统基本相同。按结构形式的不同, PLC可分为整体式和组合式。 整体式PLC是将中央处理器 (CPU) 、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体, 构成主机。另外还有独立的1/0扩展单元与主机配合使用。主机中, CPU是PLC的核心, I/O单元是连接CPU与现场设备之间的接口电路, 通信接口用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。 组合式PLC将CPU单元、输入单元、输出单元、智能I/O单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块, 各模块插在底板上, 模块之间通过底板上的总线相连.装有CPU单元的底板称为CPU底板, 其它称为扩展底板。CPU底板与扩展底板之间通过电缆连接, 距离一般不超过10m无论哪种结构类型的PLC, 都可以根据需要进行配合与组合。它主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入/输出接口电路等组成。在本次设计中采用了三菱公司的FX 2N系列PLC。 5 软件设计 本系统的软件流程图如图6所示。 6 控制系统能实现对用户的反馈 本文主要为桥式起重机设计一套变频调速控制系统, 同时实现起重机速度的可调节, 以节约能源和适应生产的需要。根据要求, 此系统要能达到现场的运行状