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1、基于PLC和变频器的桥式起重机控制系统设计本科毕业设计基于PLC和变频器的桥式起重机控制系统设计摘要随着现代控制理论的应用,微处理器和微电子技术的发展,使变频调速控制系统日趋成熟。而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作用显著,故对于提高其运行效率,确保运行安全,降低物料搬运成本是十分重要。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,故障率高,电能浪费大,效率低等缺点。因此根据桥式起重机的运行特点,
2、将可编程序控制器与变频器结合应用于桥式起重机控制系统,其中PLC系统则采用SIEMENS公司产品,大大提高了操作精度和稳定度;综合保护功能完善,便于及时发现、查找、处理故障;并且节约了能源。关键词:可编程序控制器;桥式起重机;变频调速;变频器目录摘要I第一章绪论11.1桥式起重机简介11.2本课题设计的意义、主要内容及基本参数1第二章矢量控制变频调速42.1变频调速的基本原理42.2变频器的基本结构和功能62.2.1变频器的主电路62.2.2变频器的控制电路构成72.3变频调速的控制方式?矢量控制方式
3、82.3.1矢量控制的基本思想82.3.2矢量变换规律92.3.3矢量变换下异步电动机的数学模型122.4矢量变换控制方程13第三章桥式起重机变频控制系统的硬件设计153.1总体设计方法153.2PLC技术简介163.2.1PLC概述163.2.2SiemensS7-200结构及工作原理173.3部件的选择183.3.1电机的选用183.3.2变频器的选用203.3.3PLC的选用233.3.4常用辅件的选择243.4起重机变频调速系统设计263.4.1系统控制的要求263.4.2控制系统的1/O点及
4、地址分配26第四章桥式起重机变频调速系统软件设计304.1S7-200PLC网络的通信协议304.1.1S7-200PLC网络的通信协议的种类304.1.2本系统通信协议的选择314.2PLC程序设计324.2.1PLC编程软件概述324.2.2程序设计334.3系统抗干扰措施39第五章结束语41致谢42参考文献43第一章绪论1.1桥式起重机简介桥式起重机在冶金企业及其它行业有着广泛的应用,其作用主要用来实现物体的升降和转运,桥式起重机工作环境恶劣,工作任务重。它能否正常工作直接影响到生产效率提高和工
5、作任务的完成,甚至关系到人身、设备的安全。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,结构开裂仍时有发生。究其原因是频繁的超负荷作业及过大的机械振动冲击所引起的机械疲劳。因此,除了机械上改进设计外,改善交流电气传动,减少起制动冲击,也是一个很重要的方面。传统的起重机驱动方案一般采用:1直接起动电动机;2改变电动机极对数调速;3转子串电阻调速;4涡流制动器调速;5可控硅串级调速;6直流调速。
6、前四种方案均属有级调速,调速范围小,无法高速运行,只能在额定速度以下调速;起动电流大,对电网冲击大;常在额定速度下进行机械制动,对起重机的机构冲击大,制动闸瓦磨损严重;功率因数低,在空载或轻载时低于0.2-0.4,即使满载也低于0.75,线路损耗大。目前串级调速产品的控制技术仍停留在模拟阶段,尚未实现控制系统具有很好的调速性能和起制动性能,很好的保护功能及系统监控功能,所以有时采用直流电动机,而直流电动机制造工艺复杂,使用维护要求高,故障率高。我们所研究的桥式起重机是电动双梁桥式起重机,该起重机由起重
7、小车、桥架金属结构、桥架运行机构以及电气控制设备等四个部分组成。机构主要指主起升机构、副起升机构、小车运行机构、大车运行机构。在电气控制系统中,其供电一般是通过电缆卷筒将电源输送到中心电器上,起重机机为低压供电系统,电气控制部分集中在操作室和电气房内,安全保护装置装在在适当的位置上。1.2本课题设计的意义、主要内容及基本参数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,继电一接触器控制,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,电动机以及所串电阻烧损和断
8、裂故障时有发生。2.继电一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。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。本论文研究
