項目一：橋式起重機控制線路安裝和調試

1、項目一：橋式起重機控制線路安裝和調試設計方案,目錄 一、橋式起重機簡介 二、本課題設計的主要內容及基本參數(shù) 三、系統(tǒng)硬件設計 3.1總體設計方案 3.2設備選擇 3.3變頻調速系統(tǒng)設計 四、系統(tǒng)軟件設計 4.1各部分程序設計 4.2系統(tǒng)抗干擾措施,一、橋式起重機簡介,橋式起重機在冶金企業(yè)及其它行業(yè)有著廣泛的應用，其作用主要用來實現(xiàn)物體的升降和轉運，橋式起重機工作環(huán)境惡劣,工作任務重，它能否正常工作直接影響到生產效率提高和工作任務的完成,甚至關系到人身、設備的安全。經過幾十年的發(fā)展，我國橋式起重機制造廠和使用部門在設計、制造工藝、設備使用維修、管理方面，不斷積累經驗，不斷改造，推動了橋式起重機的

2、技術進步。但在實際使用中，結構開裂仍時有發(fā)生。究其原因是頻繁的超負荷作業(yè)及過大的機械振動沖擊所引起的機械疲勞。因此，除了機械上改進設計外，改善交流電氣傳動，減少起制動沖擊，也是一個很重要的方面。,傳統(tǒng)的起重機驅動方案: (1)直接起動電動機; (2)改變電動機極對數(shù)調速; (3)轉子串電阻調速; (4)渦流制動器調速; (5)可控硅串級調速; (6)直流調速。 前四種方案均屬有級調速，調速范圍小，無法高速運行，只能在額定速度以下調速;起動電流大，對電網沖擊大;常在額定速度下進行機械制動，對起重機的機構沖擊大，制動閘瓦磨損嚴重;功率因數(shù)低，在空載或輕載時低于0.2-0.4，即使?jié)M載也低于0.75

3、，線路損耗大。,我們所研究的橋式起重機是電動雙梁橋式起重機，該起重機由起重小車、橋架金屬結構、橋架運行機構以及電氣控制設備等四個部分組成。機構主要指主起升機構、副起升機構、小車運行機構、大車運行機構。在電氣控制系統(tǒng)中，其供電一般是通過電纜卷筒將電源輸送到中心電器上，起重機機為低壓供電系統(tǒng)，電氣控制部分集中在操作室和電氣房內，安全保護裝置裝在在適當?shù)奈恢蒙稀?二、本課題設計的主要內容及基本參數(shù) 傳統(tǒng)橋式起重機的控制系統(tǒng)主要采用交流繞線轉子串電阻的方法進行啟動和調速，繼電一接觸器控制，這種控制系統(tǒng)的主要缺點有: 1.橋式起重機工作環(huán)境差，工作任務重，電動機以及所串電阻燒損和斷裂故障時有發(fā)生。 2.

4、繼電一接觸器控制系統(tǒng)可靠性差，操作復雜，故障率高。 3.轉子串電阻調速，機械特性軟，負載變化時轉速也變化，調速不理想。所串電阻長期發(fā)熱，電能浪費大，效率低。 要從根本上解決這些問題，只有徹底改變傳統(tǒng)的控制方式。其中，具有代表性的交流變頻調速裝置和可編程控制器獲得了廣泛的應用，為PLC控制的變頻調速技術在橋式起重機系統(tǒng)提供了有利條件。變頻調速以其可靠性好，高品質的調速性能、節(jié)能效益顯著的特性在起重運輸機械行業(yè)中具有廣泛的發(fā)展前景。 本設計方案橋式起重機基本參數(shù): 起重量為20/5噸，跨度(L)為19.5m，小車起升速度為15m/min，大車起升速度為7.5m/min，小車運行速度為45m/min

5、，大車運行速度為75m/min。,三、系統(tǒng)硬件設計,3.1總體設計方案 系統(tǒng)結構圖如圖,下面分別對各主要機構調速控制進行說明。 1）起升機構 起升機構屬位能負載機構。主起升和副起升兩臺電機各使用一個變頻器。變頻器的選擇，應以選擇變頻器的額定電流為基準，一般以電動機的額定電流，負載率，變頻器運行的效率為依據(jù)。 控制方式選用帶PG的矢量控制方式。PLC接受電機的旋轉編碼器經數(shù)模轉換卡送達的反饋信號，避免吊鉤的下滑。 2）運行機構 大車運行機構中兩臺電機用一個變頻器;考慮到運行機構的工作頻率較少，為節(jié)省成本，在調速中運行機構共用一臺變頻器。變頻器的選擇，一般以電動機的額定功率作為選擇的依據(jù)。通常選額

6、定功率大一級的變頻器。 控制方式選用無PG v/f的變頻控制方式。,3.2設備選擇電機的選擇：從變頻調速對電機的要求 、電機冷卻要求 、電機效率要求、電機起動轉矩及電機運行的功率因數(shù)要求等綜合考量進行選擇，此外還要配合變頻器的使用，所以選用的橋式起重機各執(zhí)行機構的電機參數(shù)如下：,變頻器的選擇： 綜合考量電機變頻驅動特性進行型號、容量選擇本系統(tǒng)選用西門子變頻器根據(jù)橋式起重機的特點和實際應用情況，其各執(zhí)行機構變頻器的選用如下表所示:,PLC的選擇： 目前PLC使用性能較好的有SIEMENS公司、日本的三菱、歐姆龍、美國的AB公司。根據(jù)性價比的選擇，根據(jù)被控對象的I/0點數(shù)以及工藝要求、掃描速度、自

7、診斷功能等方面的考慮，我們采用SIEMENS公司的S7-200系列PLCSIMATICS7-200系列是西門子公司小型可編程序控制器，可以單機運行，由于它具有多種功能模塊和人機界面(HMI)可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成PLC網絡。同時它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在完成控制系統(tǒng)的設計時更加簡單，幾乎可以完成任何功能的控制任務，同時具有可靠性高，運行速度快的特點，繼承了和發(fā)揮了它在大、中型PLC領域的技術優(yōu)勢，有豐富的指令集，具有強大的多種集成功能和實時特性，其性能價格比高，所以在規(guī)模不太大的領域是較為理想的控制設備。,常用輔件的選擇： 1、斷路器 為避開

8、變頻器投入時直流回路電容器的充電電流峰值，為此變頻器配置的斷路器容量應為電機額定電流的1.31.4倍，整定值為斷路器額定值的34倍。 2、接觸器 接觸器在變頻器主回路中僅在變頻器輔助器件或控制回路故障時起斷開主回路的作用，一般不作回路開斷器件用，故可按電機額定電流選用接觸器容量，無須按開斷次數(shù)考核其壽命。 3、交流電抗器 在變頻器的輸入端加接交流電抗器，以抑制變頻器造成的高頻峰值電流，或電容器開斷造成的峰值電流對變頻器的危害。同時，交流電抗器的接入還可起到降低電機噪聲、改善起動轉矩、在電機輕載時改善電機功率因數(shù)的作用。 4、過流繼電器 過流繼電器線圈串接在電路中，當負載電流超限（過電流）時，即

9、超過繼電器的整定值時，繼電器的線圈產生磁場使銜鐵吸合，銜鐵帶動觸頭閉合，從而使執(zhí)行元件如斷路器等的跳閘回路接通，斷路器跳閘，切除負載，起過流保護作用,3.3變頻調速系統(tǒng)設計 3.31系統(tǒng)控制的基本要求： (1)主、副機構升降速度調節(jié); (2)運行機構運行速度調節(jié); (3)保護功能:主副機構上升限位、下降限位、大車限位、小車限位、主副機構及大小車電機的保護等。 控制系統(tǒng)應由PLC、繼電器、操縱臺各主令控制器、開關、按鈕、指示燈及各部位限位開關等組成。,變頻器參數(shù)的設定：,主鉤,各運行機構檔位設置： 主鉤：上升一檔至三檔，零位檔，下降一檔至三檔 副鉤：上升一檔至三檔，零位檔，下降一檔至三檔 大車:

10、可以左行右行自由停止 小車：可以前進后退自由停止,3.32控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配設計： 根據(jù)系統(tǒng)控制要求進行設計并繪制系統(tǒng)外部接線圖 根據(jù)控制系統(tǒng)的要求， 控制系統(tǒng)應具備的輸入/輸出點數(shù)，名稱、代碼及地址編號如下表所示,橋式起重機硬件設計,3.33,四、系統(tǒng)軟件設計4.1梯形圖設計,主鉤部分程序,副鉤部分程序,大車程序,小車程序,4.2系統(tǒng)抗干擾措施 可編程控制器的主要應用場合是工業(yè)現(xiàn)場，工作環(huán)境中各種干擾對系統(tǒng)設備的正常運行存在著嚴重的影響。所以在本系統(tǒng)中也不例外，有必要考慮PLC的抗干擾措施。 抗干擾的主要措施有; (1)輸入信號電纜、輸出信號電纜和電力電纜都要分開敷設，不能扎在一起

11、。 (2)必要時需選用帶有屏蔽層的輸入和輸出信號電纜，并注意一端接地。 (3)多芯電纜中的備用芯線也要一端接地，一則擴大屏蔽作用，二則抑制芯線間的信號串擾及外部干擾。 (4)為避免干擾，同一電平等級的信號才能用一條多芯電纜傳輸。所以，對數(shù)字信號和模擬信，在任何情況下，都必須分開電纜進行傳輸。低電平信號線應與其它信號線分開。盡量縮短模擬量I/0信號線的長度，并采用雙芯屏蔽線作為信號線。 (5) PLC電柜應有獨立的接地線，接地電阻小于10歐姆。 (6)引至PLC柜的電纜要盡量遠離那些會產生電磁干擾的裝置。 7)一般要將PLC裝于專門的電柜中，且PLC四周留有50mm以上的凈空間，保證良好的通風環(huán)境。盡量不要將PLC安裝在多塵、有油煙、有導電灰塵、有腐蝕性氣體、振動、熱源或潮濕的地方。,橋式起重機變頻調速技術具有節(jié)能、減少機械磨損、啟動性能好等優(yōu)點。這次練習主要為橋式起重機設計一套由可編程序控制器與變頻器相結合，取代由原來的切阻和凸輪控制。 應用