PLC和变频器在桥式起重机控制系统改造中的应用

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1、PLC及变频器在桥式起重机控制系统改造中的应用摘要：某厂有一日常工作量较大的10吨双梁抓斗式桥式起重机的大修过程中，采用了日本三菱公司的FX2N型PLC可编程控制器对10吨双梁抓斗式桥式起重机的电力拖动系统进行改造设计。通过对这台10吨双梁吊钩桥式起重机电力拖动系统硬件结构和控制功能的改造及其系统的软件设计，使其解决了这台10吨双梁抓斗式桥式起重机在实际使用中出现的一些问题，从而提高了这台起重机使用效率和产品生产的效率，同时对节约能源也起到积极的作用。关键词：PLC；变频器；起重机1.引言1.1起重机的工作原理桥式起重机是桥

2、架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安

3、装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。桥架的

4、金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。10主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。桥式起重机是使用最广泛、拥有量最大的一种轨道运行式起重机，其额定起重量从几吨到几百吨。最基本的形式是通用吊钩桥式起重机，其他形式的桥式起重机基本上都是在通用吊钩桥式的基础上派生发展出来的。1.2桥式起重机早期运行存在的问题桥式起重机是工矿企业一种常用的工业设备。传统桥式起重机的电力拖动系统采用交流

5、绕线转子异步电动机转子串电阻的方法进行起动和调速,继电器-接触器控制。这种控制系统可靠性差,操作复杂,故障率高。转子串电阻调速,起动电流大、机械特性软。负载变化时转速也变化,调速不理想。且所串电阻长期发热,电能浪费大,电阻烧损和断裂故障时有发生。某重型机械有限公司的10吨双梁抓斗式桥式起重机拖动系统采用传统的交流绕线转子异步电动机,转子串电阻的方法进行起动和调速,继电器-接触器控制。该控制系统已不能适应快速、安全、高效的生产和工作需要。2.原拖动系统基本情况及运行状况桥式起重机电气拖动有大车电机2台,小车、抓斗起升、开闭电机

6、各1台。电动机为交流绕线转子异步电动机。采用转子串电阻的方法启动和调速。调速方法为电动机转子回路串入5段外接电阻R1～R5。由接触器KM1～KM4的状态来决定串入电阻的多少,从而调整电机的运行速度。小车原电路图主回路见图1。制动方式为液压推杆制动器制动。图1原拖动系统小车主电路图102.1现运行状况运行状况：由于这台10吨双梁抓斗式桥式起重机已经使用了5年以上，任务繁重工作环境恶劣，致使该台起重机的电力拖动系统的稳定性、可靠性、安全性比较差。如：2.1.1绕线式异步电动机的转子串接电阻易烧损、断裂会造成接地故障，但电阻发生接

7、地故障严重时会造成绕线式异步电动机烧损，而电阻断裂没有发生接地故障时，又会造成运行机构控制系统中失去一档速度或只有一个最快档的速度。2.1.2凸轮控制器的触头常因开闭时发生强烈火花而烧灼，致使凸轮控制器的触点接触不良，又由于凸轮控制器长期的使用，造成凸轮控制器自身内部机械的磨损，致使凸轮转动不灵活凸轮控制器触点接触不良，造成绕线式异步电动机缺相烧毁。2.1.3绕线式异步电动机转子串接电阻调速，机械特性炊弱，负载变化时运行不平稳，过流继电器时常会发生过流保护，但是过流继电器发生过流保护后常闭辅助触点有时恢复不到原始状态，而又在

8、运行中电阻长期发热，造成能源严重浪费。为解决上述问题，经过调研论证，认为采用PLC可编程控制器对10吨双梁抓斗式桥式起重机的电力拖动系统进行改造是一个比较好的方案，可解决该起重机产生的上述问题。3起重机电力拖动系统改造的结构和功能3.1起重机电力拖动系统改造的硬件结构介绍10吨双梁抓斗式桥