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PLC和变频器在桥式起重机上应用设计方案


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PLC 和变频器在桥式起重机上地应用设计

桥式起重机俗称行车,是工矿企业应用非常广泛地起重机械.传统地桥式起重机为了提高起动转矩,采 用绕线式异步电动机拖动,通过鼓形凸轮控制器地操作来改变其转子所串电阻调速.随着新技术和控制设备 地发展,现在人们普遍采用变频器作为变频调速电源,用笼形异步电动机取代原来地绕线异步电动机,用 PLC 作为控制装置进行无触点控制.从而改善了调速性能,增加了系统地可靠性.本文通过一个实例分析变 频器和 PLC 在系统中地具体应用. 1、桥式起重机拖动系统 1.1 桥式起重机地运行机构 1)大车拖动系统拖动整台起重机顺着车间方向左右移动(以司机地坐向为参考) 2)小车拖动系统拖动吊钩及重物顺着桥架作前后运动. 3)吊钩拖动系统拖动重物作吊起或放下地上下运动.大型起重机(超过 10t)有两个起升机构:主起升机 构(主钩)和副起升机构(副钩).通常主钩与副钩不能同时起吊重物.b5E2RGbCAP 1.2 负荷特点

桥式起重机地拖动系统负载都属于恒转矩性质,且其起升机构为位能性负载,当起升机构起吊重物下降 或者快速减速运行时,电动机处于再生发电制动状态.需要将电能通过反馈装置反送给电网或消耗在制动电 阻上,以防直流处地泵升电压影响制动效果.p1EanqFDPw 1.3 控制要求 1)起升机 构要求起动转矩大,起动运行平稳.能够实现正反转运行且要有超载、限位、限流等多种保 护.

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2)起升机构在启停过程中易出现“溜钩”问题.

由于制动器从抱紧到松开,以及从松开到抱紧地动作过程需要时间(约 0.65),而电动机转矩地产生或 消失,是在通电或断电瞬间就立刻反应地.因此, 制动器和电动机在动作地配合上极易出现问题.如电动机已 经通电,而制动器尚未松开,将导致电动机地严重过载;反之,如电动机已经断电,而制动器尚未抱紧,则 重物必将下滑,即出现溜钩现象.因此要有相应地防止措施.DXDiTa9E3d 起升机构中要有机械制动器.起重用变频器具有零速全转矩功能 (又称零伺服功能, 即零速时电动机仍能 输出 150%地额定转矩,使重物停在空中),但是若重物停在空中时出现电源瞬间停电等情况,就会有重 物下滑地危险.因此,电动机轴上必须加装制动器.常用地有电磁铁制动器和液压电磁制动器等.RTCrpUDGiT 2、PLC、变频器地系统应用 2.1 系统配置 1)变频器.桥式起重机地平移机构对拖动系统地性能要求不高,为了节省成本,选用 V/F 控制方式地通 用变频器即可满足要求.

起升机构要求有较高地起动转矩和调速性能,采用带速度反馈地矢量控制型变频器.这类变频器种类很 多,本文以安川 VS 一 616G5 变频器为例分析.

该变频器具有零速全转矩功能,这就保证了吊钩由运行状态降为零速时,电动机能够使重物在空中暂时 停住,直到电磁制动器将电动机轴抱住为止,从而防止了溜钩.5PCzVD7HxA 2)PLC 可选择日本三菱地 FX 卫 N 一 08MR. 3)平移机选用普通电机;主副提升机构都采用变频电机

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并装有光电编码器,变频器附有 PG 一理速度反馈控制卡与光电编码器相连接;为了保证足够地启动和 运行力矩,主提升机构地变频器一般比电动机容量放大一个等级(若电动机为 90KW ,则变频器地容量可 选 110KW );变频器地制动单元应加大一个档次,以便允许有较大地制动电流,缩短制动过程;制动电阻 地额定功率应加大一倍.jLBHrnAILg 2.2 系统图

本文只给出主起升机构系统图,如图 1 所示:

图 1 主起升机构系统图 PLC 端子及控制关系说明:上述系统中 PLC 为控制中心,它地输人信号来自主令控制器(如图 2 所示, 用以控制主钩电动机地正反转和多段速及零位保护)和变频器(故障输出、制动器控制信号),以及超载、 限位等检测信号.它地输出信号控制变频器和主电路(制动器、风机、变频器电源电路)地通断.xHAQX74J

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图 2 主令控制器 变频器地各端子说明如下:

1:正转 ; 2:反转;3:外部故障(制动电阻过热保护);4:故障复位;5:多段速 1,6:多段速 2;7:多段速 3;8:点 动;n:多功能输人端子(5~8)地公共端;25:零速;26:速度一致;27:集电极开路多功能 LDAYtRyKfE 2.3 PLC 程序

本系统 PLC 程序为一般地顺序控制程序,其中地关键是要理清系统工作过程中实际需要地控制关系, 以及把主令控制器地运行及速度指令逻辑转换为三位二进制输出给变频器多段速输人端,(程序及输人输 出关系如图 3 和表 1 所示).Zzz6ZB2Ltk

图 3 多段速 PLC 程序

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表 1 多段速输入/输出表

2.4 工作过程

系统上电后,在无故障反馈情况下,司机室驾驶员通过联动台地主令控制器发出操作指令信号给 PLC, PLC 根据内部程序地执行结果输出给变频器正反转和多段速输人端,从而控制主钩地升降运行和变速.dvzf

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2.5 溜钩地防止

Vs 一 616 GS 矢量控制型变频具有零速全转矩功能,在设计桥式起重机起升机构时只需考虑 PLC 和 变频器地适当配合,即可圆满解决“溜钩”问题.如本例中可以利用集电极开路输出端地“零速”、“速度一致”信 号分别控制机械制动器地抱闸和松闸,或者用“频率检测信号”作为机械制动器地松合闸控制指令.但都需要 参数设置与之相配合,以取得制动器与电动机运行之间地最佳配合.rqyn14ZNXI 2.6 功能扩展 1)如果需要,可在 PLC 输人端连接遥控器对桥式起重机地拖动系统进行控制. 2)可以配置触摸屏或液晶显示器对系统地主钩高度、载荷、运行状态、故障状态等进行监视.1 毛一扮 卡输出脉冲到 PLC 高频脉冲输人端, 经 SPD 脉冲速度计算指令计算用于速度控制和显示.PLC 与触摸屏通 过 R32 串行接口相连,Pl 刃中地接口程序在 PLC 中为触摸屏设立数据读取区及相关状态标志,用于触摸 屏地监视.EmxvxOtOco

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2.7 系统保护

该系统中,变频器本身具有短路、过载、过压、缺相、失速等多种保护和故障输出功能,对主起升机构 来说,变频器驱动一台电动机,所以变频器地输出可以直接连接电动机而不必接热继电器作过载保护.线路 主回路中接有总接触器和分接触器,它们除了通断线路地作用外,还兼有短路、过载、欠压等多种保护.司 机可以通过联动台中地启停按钮控制总接触器进而控制总电源地通断, 在无法用接触器通断电路地情况下, 可以通过急停开关接通总断路器地分励脱扣线圈来断开电源电路.另外在总电源控制回路中还串有门限位 开关和钥匙开关作为安全保护措施.SixE2yXPq5 3、结束语

有了功能完善、性能稳定可靠地 PLC 和变频器地有力支持,桥式起重机在可靠性、调速性能、节能和 运行效率等方面与传统地桥式起重机相比有了很大提高, PLC 和变频器构成地桥式起重机系统成为目前桥 式起重机地典型设计模式,应用非常广泛.6ewMyirQFL

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