機電一體化畢業(yè)論文--橋式起重機的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書</p><p>　　專業(yè) 機電一體化專業(yè) </p><p>　　任 務 下 達 日 期 2013 年 10 月 07 日</p><p>　　設計（論文）開始日期 2013 年 10 月 09 日</p><p>　　設計（論文

2、）完成日期 2013 年 11 月 10 日</p><p>　　設計（論文）題目： 橋式起重機的變頻調(diào)速控制系統(tǒng) </p><p>　　A·編制設計 </p

3、><p>　　B·設計專題（畢業(yè)論文） </p><p>　　指 導 教 師 李俊堂 </p><p>　　系（部）主 任 </p><p>　　2013年 11 月10 日</p><p>

4、;<b>　　摘要</b></p><p>　　橋式起重機作為物料搬運機械在整個國民經(jīng)濟中有著十分重要的地位，經(jīng)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(jīng)驗，不斷改造，推動了橋式起重機的技術進步。但在實際使用中，傳統(tǒng)橋式起重機的控制系統(tǒng)所采用交流繞線轉子串電阻的方法進行啟動和調(diào)速，繼電—接觸器控制，在工作環(huán)境差，工作任務重時，電動機以及

5、所串連電阻燒損和斷裂故障時有發(fā)生；繼電—接觸器控制系統(tǒng)可靠性差，操作復雜，故障率高；轉子串電阻調(diào)速，機械特性軟，負載變化時轉速也變化，調(diào)速不理想。所串連電阻長期發(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。近年來，隨著計算機技術和電力電子器件的迅猛發(fā)展，同時也帶動電氣傳動和自動控制領域的發(fā)展。其中，具有代表性的交流變頻調(diào)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(diào)速技術在橋式起重機系統(tǒng)提供了

6、有利條件。變頻技術的運用使得起重機的整體特性得到較大提高，可以解決傳統(tǒng)橋式起重機控制系統(tǒng)存在諸多的問題，變頻調(diào)速以其可靠性好，高品質(zhì)的調(diào)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)展前景本次設計采用P</p><p>　　關鍵詞：設計背景，設計方案，硬件組成，軟件系</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第

7、一章 橋式起重機的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設計背景及意義1</p><p>　　1.1橋式起重機調(diào)速控制方式的發(fā)展1</p><p>　　1.2主要調(diào)速系統(tǒng)1</p><p>　　1.2.1 DC-300直流驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)：1</p><p>　　1.2.2交流調(diào)速控制系統(tǒng)：2</p><p>　　1.2.3變頻

8、調(diào)速系統(tǒng)：2</p><p>　　1.3本課題的意義3</p><p>　　第二章 橋式起重機的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設計思路5</p><p>　　2.1起重機調(diào)速控制要求5</p><p>　　2.1.1調(diào)速范圍5</p><p>　　2.1.2 調(diào)速方向和經(jīng)濟性5</p><p&g

9、t;　　2.1.3 調(diào)速的平滑性5</p><p>　　2.1.4調(diào)速的穩(wěn)定性6</p><p>　　2.1.5調(diào)速時的允許負載6</p><p>　　2.2變頻調(diào)速的原理7</p><p>　　2.2.1據(jù)異步電機的知識，異步電機的轉速公式：7</p><p>　　2.2.2三相異步電動機每相電動勢的有效值

10、：8</p><p>　　2.3變頻調(diào)速系統(tǒng)圖8</p><p>　　第三章 橋式起重機變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成9</p><p>　　3.1起重機主體9</p><p><b>　　3.1.1吊鉤9</b></p><p>　　3.1.2鋼絲繩9</p><p>

11、　　3.1.3制動器9</p><p>　　3.1.4減速器10</p><p>　　3.1.5聯(lián)軸器10</p><p><b>　　3.2電動機10</b></p><p>　　3.2.1 =常數(shù)時的變頻調(diào)速機械特性10</p><p>　　3.2.2 的變頻調(diào)速機械特性11&l

12、t;/p><p><b>　　3.3變頻器12</b></p><p>　　3.3.1變頻器的分類12</p><p>　　3.3.2變頻器的主電路13</p><p>　　3.3.3變頻器的控制電路14</p><p>　　3.3.4交—直—交變頻器14</p><p&

13、gt;　　3.3.5脈寬調(diào)制型(PWM)變頻器17</p><p>　　3.4 PLC的選擇21</p><p>　　3.4.1 PLC的產(chǎn)生21</p><p>　　3.4.2 PLC的主要功能22</p><p>　　3.4.3 PLC的主要優(yōu)點23</p><p>　　第四章橋式起重機變頻調(diào)速

14、控制系統(tǒng)設計25</p><p>　　4.1系統(tǒng)控制的要求25</p><p>　　4.1.1 對橋式起重機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的基本要求：25</p><p>　　4.1.2 橋式起重機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的組成：25</p><p>　　4.1.3 橋式起重機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的選擇25</p><p>　　4.2

15、 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的I/O地址分配26</p><p>　　4.2.1 輸入I/O地址分配26</p><p>　　4.2.2 輸出I/O地址分配28</p><p>　　4.2.3 控制各電機的變頻器輸入控制端29</p><p>　　4.3 流程圖31</p><p>　　4.4系統(tǒng)控制程序31&

16、lt;/p><p>　　4.5 橋式起重機工作過程36</p><p>　　第五章 結論37</p><p><b>　　致謝39</b></p><p><b>　　參考文獻40</b></p><p>　　第一章 橋式起重機的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設計背景及意義&l

17、t;/p><p>　　1.1橋式起重機調(diào)速控制方式的發(fā)展</p><p>　　電氣調(diào)速控制的方法很多，對直流驅(qū)動來講60年代采用發(fā)電機—電機系統(tǒng)。從控制電阻分級控制，到交磁放大控制，到可控硅SCR激磁控制，到主回路可控硅即晶閘管整流供電系統(tǒng)。隨著電子技術的飛速發(fā)展，集成模塊出現(xiàn)，計算機、微處理器應用，因此控制從分立組成模擬量控制發(fā)展至今天的數(shù)字量控制。</p><p>

18、　　從交流驅(qū)動來講：常規(guī)的常采用繞線式電動機轉子串電阻調(diào)速，為滿足重物下放時的低速，一般依靠能耗制動、反接制動，后來還采用渦流制動，還有靠轉子反饋控制制動、反接制動、單相制動器抱閘松勁的所謂軟制動，隨著電子技術的發(fā)展，國內(nèi)外開發(fā)研制變頻調(diào)速，PLC 可編程序控制器的應用控制系統(tǒng)的性能更加完美。</p><p><b>　　1.2主要調(diào)速系統(tǒng)</b></p><p>　

19、　現(xiàn)在的調(diào)速系統(tǒng)主要是直流驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)，交流調(diào)速控制系統(tǒng)，變頻調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　1.2.1 DC-300直流驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)： </p><p>　　GE公司DC-300，DC-2000是微處理器數(shù)字量控制的直流驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)，其控制功率從300HP到4000HP，并采用PLC對整機驅(qū)動系統(tǒng)實施故障診斷、檢

20、測、報警及控制。</p><p>　　該驅(qū)動系統(tǒng)實施主回路SCR整流，其控制是給定模擬量通過數(shù)模轉換成數(shù)字量,通過速度環(huán)、電流環(huán)到SCR移現(xiàn)觸發(fā)的邏輯無環(huán)流的調(diào)速系統(tǒng)?？捎脺y速反饋或電壓反饋，對磁場弱磁，以實施恒功率控制。</p><p>　　1.2.2交流調(diào)速控制系統(tǒng)：</p><p>　　對于起重機械來講，交流驅(qū)動仍是國內(nèi)普遍采用的方案而且多數(shù)停留在繞線式電機轉

21、子串電阻來調(diào)速。隨著功率電子技術的發(fā)展，早在六十年代后期，國外就開始致力于晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速技術的開發(fā)研究。目前，該技術已進入了成熟穩(wěn)定的發(fā)展應用階段。日本安川電機制作所于1972年就正式定為VS系列，應用于起重機及軋機輔助設備的交流調(diào)速。法國、英國、德國等大電氣公司亦在這方面展開了重點研制開發(fā)。借助電力電子技術、微電子技術的發(fā)展，由分離元件發(fā)展到大規(guī)模集成電路，從而實現(xiàn)控制部件的微型組件化、智能化、標準化、系列化，進而從模擬量控制發(fā)展

22、到數(shù)字量控制。可編程序控制器PLC引入到交流電氣傳動系統(tǒng)后，使傳動系統(tǒng)性能發(fā)生了質(zhì)的變化。在橋式起重機實現(xiàn)了抓斗的自動控制和故障診斷、檢測顯示等，達到了新的技術高度</p><p>　　1.2.3變頻調(diào)速系統(tǒng)：</p><p>　　變頻調(diào)速技術是國際上各大電氣公司在70年代末80年代投入全力研制、開發(fā)，也是國際國內(nèi)這幾年全力研制應用的目標與方向。這幾年一些公司如德國SIEMENS，美國GE

23、，日本三菱等推出全數(shù)字化的矢量控制技術，大功率的IGBT模塊的出現(xiàn)使變頻技術在起升機械、電梯等位能負載控制成為現(xiàn)實。目前，變頻調(diào)速的控制方法有恒壓頻比控制，轉差頻率控制，矢量控制，直接轉矩控制等。這些控制方法都得到了不同程度的應用，但其控制性能有一定的差異。</p><p>　　直流電動機之所以與有良好的控制性能，其根本原因是當勵磁電流恒定時，控制電樞電流的大小就能無時間滯后的控制瞬時轉矩的大小。異步電動機產(chǎn)生瞬

24、時轉矩的原理雖然與直流電動機相同，但由于建立氣隙磁場的勵磁分量和電磁轉矩所對應裝置電流有功分量都應包含在定子電流中，無法直接將它們分開，在運行過程中，這兩個分量有會互相影響。因此要控制異步電動機的瞬時轉矩十分困難。像采用恒壓頻比控制、轉差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)由于是從控制電動機的平均轉矩的角度出發(fā)來控制電動機的轉速，因而難以獲得較理想的動態(tài)性能，異步電動機在高精度調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)中的應用受到限制。而矢量控制是從根本上解決了這個問題，使

25、交流調(diào)速系統(tǒng)的應用范圍迅速擴大。</p><p>　　適用于通用的鼠籠式電動機，無速度傳感器的矢量控制變頻調(diào)速技術的應用，該技術使變頻控制裝置不再配套專用電機，而且可通過軟件對一般的鼠籠式電機—矢量控制裝置實施參數(shù)調(diào)整，進一步降低電氣電機的投資而且維護保養(yǎng)方便。變頻器使用PWM技術可嚴格地使輸入電流正弦，即在下降過程各機械減速制動中，將動能和位能轉化為電能反饋電網(wǎng)，達到理想的節(jié)能指標，同時確保工況正常運行，上述發(fā)

26、展己完成了產(chǎn)品系列化上市，對 “變頻”裝置在技術上以及經(jīng)濟上與其他驅(qū)動裝置競爭將有明顯的優(yōu)勢。同時隨著PLC系統(tǒng)的不斷成熟與完善，以及大容量變頻器在位能負載上的成功應用，變頻調(diào)速系統(tǒng)必將成為未來調(diào)速市場的主流。</p><p><b>　　1.3本課題的意義</b></p><p>　　近年來，隨著計算機技術和電力電子器件的迅猛發(fā)展，同時也帶動電氣傳動和自動控制領域的

27、發(fā)展。其中，具有代表性的交流變頻調(diào)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(diào)速技術在橋式起重機系統(tǒng)提供了有利條件。變頻技術的運用使得起重機的整體特性得到較大提高，可以解決傳統(tǒng)橋式起重機控制系統(tǒng)存在諸多的問題，變頻調(diào)速以其可靠性好，高品質(zhì)的調(diào)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。</p><p>　　由于起重機行業(yè)的特殊性，變頻調(diào)速系統(tǒng)的應用相對滯后。采用變頻調(diào)速取代傳統(tǒng)

28、的橋式起重機控制系統(tǒng)是近才開始應用的新技術。無論是在起重機老產(chǎn)品還是新產(chǎn)品設計，變頻調(diào)速都是優(yōu)選方案。變頻調(diào)速裝置的先進性能特別適用于起重機的惡劣工況，對改善起重機的調(diào)速性能，提高工作效率和功率因數(shù)，減小起制動沖擊以及增加起重機使用的安全可靠性是非常有益的。相比較發(fā)達國家而言，我國的相關技術水平差距較大。主要技術難度體現(xiàn)在：對起重機對電控系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性要求愈來愈高，起重機的起重量及運行速度等技術參數(shù)越來越大，起重機的自動化程度

29、越來越高，起重機對管理和通訊的性能要求越來越嚴格。為此，有必要對橋式起重機電控系統(tǒng)的應用研究。由變頻器構成的交流調(diào)速系統(tǒng)可取代直流調(diào)速系統(tǒng)，是隨著計算機技術特別是大規(guī)模集成電路制造技術的不斷發(fā)展的必然結果，符合起重機的發(fā)展趨勢，適合發(fā)展大起重重量的起重機；提高工作速度、擴大調(diào)速范圍；提高金屬結構、機構和電氣設備的可靠性和使用壽命；改善司機操作的條件，保證作業(yè)安全，提高自動化控制程度和擴大遠距離控制系統(tǒng)的使用范圍尤其是把它們應用到作業(yè)頻繁

30、的倉庫堆垛起重機和環(huán)境惡劣的冶金起重機上。也符合</p><p>　　第二章 橋式起重機的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設計思路</p><p>　　2.1起重機調(diào)速控制要求</p><p><b>　　1．調(diào)速范圍</b></p><p>　　電動機在額定負載(電流為額定值)情況下所能得到的最高轉速與最低轉速之比稱為調(diào)速范圍，

31、用D表示，即</p><p>　　2.1.2 調(diào)速方向和經(jīng)濟性</p><p>　　調(diào)速方向指調(diào)速后的轉速比原來的額定轉速(基本轉速)高還是低。若比基本轉速高，稱為往上調(diào)，比基本轉速低，稱為往下調(diào)。</p><p>　　這要由調(diào)速時的初期投資，調(diào)速后的電能消耗以及各種運行費用的多少來說明。</p><p>　　2.1.3 調(diào)速的平滑性<

32、/p><p>　　調(diào)速的平滑性由一定范圍內(nèi)能得到的轉速級數(shù)來說明。級數(shù)越多，相鄰兩轉速的差值越小，平滑性越好。如果轉速只能跳躍式的調(diào)節(jié)，例如只能從3000r/min一下調(diào)節(jié)到1500r/min，在又調(diào)節(jié)到1000 r/min等，兩者之間的轉速無法得到，這種調(diào)速稱為有級調(diào)速。如果在一定的調(diào)速范圍內(nèi)的任何轉速都可以得到則稱為無級調(diào)速。無級調(diào)速的平滑性當然就比有級調(diào)速好。平滑的程度可用相鄰兩轉速之比來衡量，稱為平滑系數(shù)，即

33、</p><p>　　越接近于1，平滑性越好。無級調(diào)速時=1，平滑性最好。</p><p>　　2.1.4調(diào)速的穩(wěn)定性</p><p>　　調(diào)速的穩(wěn)定性是用來說明電動機在新的轉速下運行時，負載變化而引起轉速變化的程度，通常用靜差率來表示。其定義為：當系統(tǒng)在某一轉速下運行時，負載由理想空載增加到額定值時所對應的轉速降-與理想空載轉速之比，即</p>&l

34、t;p>　　s越小，穩(wěn)定性越好。</p><p>　　靜差率與機械特性的硬度有關。機械特性的硬度的定義為</p><p>　　越大，轉矩變化時，變化的程度就越小，機械特性就越硬，靜差率就越小，穩(wěn)定性就越好。靜差率還與理想空載轉速的大小有關。例如兩條平行的機械特性硬度相同，在靜差率公式中的-相同，由于不同，他們的s就不同，大的，s小，小的，s就大。</p><p&g

35、t;　　生產(chǎn)機械在調(diào)速時，為保持一定的穩(wěn)定性會對靜差率提出一定的要求。靜差率還會對調(diào)速范圍起到制約的作用，因為如果調(diào)速時所得到的最低轉速下的s太大，則該轉速性太差，便難以滿足生產(chǎn)機械的要求。</p><p>　　2.1.5調(diào)速時的允許負載</p><p>　　電動機在各種不同轉速下滿載運行時，如果允許輸出的功率相同，則這種調(diào)速方法稱為恒功率調(diào)速；如果允許輸出的轉矩相同，則這種調(diào)速的方法稱為

36、恒轉矩調(diào)速。</p><p>　　不同的生產(chǎn)機械對此的要求往往不同。例如切削機床，要求精加工小切削量時，工件轉速高，粗加工大切削時，工件轉速低。因此，它希望電動機能具有恒功率調(diào)速的性能。另一類生產(chǎn)機械，例如起重機、卷揚機等則要求電動機在各種轉速下都能輸出同樣的轉矩，因此，它希望電動機具有恒轉矩調(diào)速的性能[1]。</p><p>　　2.2變頻調(diào)速的原理</p><p&g

37、t;　　2.2.1據(jù)異步電機的知識，異步電機的轉速公式：</p><p>　　其中：—異步電動機的轉速，單位為r/min；</p><p>　　—定子的電源頻率，單位為Hz；</p><p>　　—電機的轉速滑差率；</p><p><b>　　—電機的極對數(shù)。</b></p><p>　　三相異

38、步電動機的調(diào)速方法可分為兩大類：一類是通過改變同步轉速來改變轉速，具體方法有變極調(diào)速(改變)和變頻調(diào)速(改變)；另一類是通過改變轉差率來實現(xiàn)調(diào)速，這就需要讓電動機從固有特性上運行改為人為特性上運行，具體方法有變壓調(diào)速(改變)，轉子電路串電阻調(diào)速(改變)，等等。由上式可知，如果改變輸入電機的電源頻率，則可相應改變電機的輸出轉速。</p><p>　　在電動機調(diào)速時，一個重要的因素時希望保持每極磁通量為額定值不變。磁

39、通太弱，沒有充分利用電機的磁心，是一種浪費；若要增大磁通，又會使磁通飽和，從而導致過大的勵磁電流，嚴重時會因為繞組過熱而損壞電機。對于直流電機來說，勵磁系統(tǒng)是獨立的，所以只要對電樞反應的補償合適，保持 不變是很容易做到的。在交流異步電機中，磁通是定子和轉子合成產(chǎn)生的。</p><p>　　2.2.2三相異步電動機每相電動勢的有效值：</p><p><b>　　式中：</b

40、></p><p>　　—氣隙磁通在定子每相中感應電動勢有效值，單位為V；</p><p>　　— 定子頻率，單位為Hz；</p><p>　　—定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；</p><p>　　—定子基波繞組系數(shù)；</p><p>　　—每極氣隙磁通量，單位為Wb；</p><p>　　由公式

41、可知，只要控制好和，便可以控制磁通中不變</p><p>　　2.3變頻調(diào)速系統(tǒng)圖</p><p>　　變頻調(diào)速主要依靠變頻器和PLC進行控制，圖2-1是橋式起重機變頻調(diào)速系統(tǒng)的主控制圖。</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　第三章 橋式起重機變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成</p>&l

42、t;p>　　橋式起重機變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由起重機主體，電動機和變頻器組成。</p><p><b>　　3.1起重機主體</b></p><p><b>　　3.1.1吊鉤</b></p><p>　　吊鉤按制造方法可分為鍛造吊鉤和片式吊鉤。鍛造吊鉤又可分為單鉤和雙鉤。單鉤一般用于小起重量，雙鉤多用于較大的起重量。鍛造

43、吊鉤材料采用優(yōu)質(zhì)低碳鎮(zhèn)靜鋼或低碳合金鋼，如20優(yōu)質(zhì)低碳鋼、16Mn、20MnSi、36MnSi。片式吊鉤由若干片厚度不小于20mm的C3、20或16Mn的鋼板鉚接起來。片式吊鉤也有單鉤和雙鉤之分。片式吊鉤比鍛造吊鉤安全，因為吊鉤板片不可能同時斷裂，個別板片損壞還可以更換</p><p><b>　　3.1.2鋼絲繩</b></p><p>　　鋼絲繩是由高強度碳素鋼絲

44、圍繞繩芯繞捻而成的，被廣泛應用于起重機作業(yè)。其具有以下特點：</p><p>　　重量輕，強度高，能承受沖擊荷載。</p><p>　　繞性較好，使用靈活。</p><p>　　鋼絲磨損后，會產(chǎn)生毛刺，易于檢查。破短前有斷絲預兆，且整根鋼絲繩不會立即斷裂。</p><p><b>　　鋼絲繩成本較低。</b></p

45、><p><b>　　3.1.3制動器</b></p><p>　　起重機在工作中要經(jīng)常啟動和制動，因而需要各種類型的制動器。</p><p>　　制動器的用途是：起升機構中的制動器保證吊運的重物能隨時停在空中；運行機構中的制動器使其在一定時間或一定行程內(nèi)停下；露天工作或在斜坡上運行的制動器還有防止風力吹動或下滑的作用。</p>&l

46、t;p><b>　　3.1.4減速器</b></p><p>　　減速器是起重機上的重要傳動部件之一。它的作用是把電動機的高轉速降低到各機構所需要的工作轉速。</p><p><b>　　3.1.5聯(lián)軸器</b></p><p>　　起重機在工作中，由于受到力的作用，變形是必然的，為了保證在變形的條件下，仍然保持起重

47、機各運動機構有較好的運轉性能，同時也為了補償制造和安裝過程中不可避免的誤差，所以，起重機采用具有補償作用的聯(lián)軸器。</p><p><b>　　3.2電動機選擇</b></p><p>　　3.2.1 =常數(shù)時的變頻調(diào)速機械特性 </p><p>　　下面來分析機械特性中的三個特殊點，并由此來決定機械特性。</p><p&

48、gt;　　1.同步點：由，則，下調(diào)，隨之下降。</p><p>　　2.最大轉矩點：由c=常數(shù)，=常數(shù)，而臨界轉差率，臨界轉速降常數(shù)。因此，在不同頻率下，最大轉矩保持不變，且對應于最大轉矩的轉速降也不變。所以其機械特性基本上是平行的。但當下調(diào)過低時，因也很低，此時定子電阻上的壓降已不能再忽略，而使、下降更嚴重，電動機的將變小。</p><p><b>　　3.起動轉矩點：<

49、/b></p><p>　　電動機起動轉矩。所以起動轉矩隨頻率下降而增加。</p><p>　　由此可畫出=常數(shù)時，三相異步電動機變頻調(diào)速特性如圖2-2所示：</p><p>　　圖3-1三相異步電動機=常數(shù)變頻調(diào)速機械特性</p><p>　　3.2.2 的變頻調(diào)速機械特性</p><p>　　同步點：由，則，

50、當調(diào)高時，隨之上升。</p><p>　　最大轉矩點：由，當調(diào)高時，減小。</p><p>　　起動轉矩點： ，當調(diào)高時，起動轉矩大大減小。</p><p>　　此時電動機機械特性如圖2-3所示：</p><p>　　圖3-2時三相異步電動機變頻調(diào)速機械特性</p><p><b>　　3.3變頻器</

51、b></p><p>　　三相異步電動機變頻調(diào)速所用的變頻電源有兩種，一種是變頻機組，另一種是靜止的變頻裝置變頻器。前者由直流電動機和交流發(fā)電動機組成，調(diào)節(jié)直流電動機轉速就能改變交流發(fā)電動機的頻率，由于變頻機組設備龐大，可靠性差。隨著現(xiàn)代電力電子技術的飛速發(fā)展，靜止式變頻器已完全取代了早期的旋轉變頻機組。</p><p>　　3.3.1變頻器的分類</p><p&

52、gt;　　按變頻的原理有交—交變頻器和交—直—交變頻器。前者是將頻率固定的交流電源變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源，其主要優(yōu)點是沒有中間環(huán)節(jié)，變換頻率高，但其連續(xù)可調(diào)的頻率范圍較窄，一般在 ，故主要用于容量較大的低速拖動系統(tǒng)中。后者是將頻率固定的交流電整流后變成直流，再經(jīng)過逆變電路，把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的三相電流。由于把直流電逆變成交流電較易控制，因此在頻率的調(diào)節(jié)范圍、變頻后電動機特性的改善等方面都具有明顯的優(yōu)勢，目前使用最多的變頻器

53、均為交—直—交變頻器。</p><p>　　根據(jù)直流環(huán)節(jié)的儲能方式不同，交—直—交變頻器又分為電壓型和電流型兩種。</p><p>　　電壓型變頻器是指變頻器整流后是由電容來濾波，現(xiàn)在使用的交—直—交變頻器大部分為電壓型變頻器。</p><p>　　電流型變頻器是指變頻器整流后是由電感元件來濾波，目前少見。</p><p>　　根據(jù)調(diào)壓方式不

54、同，交—直—交變頻器又分成脈幅調(diào)制型和脈寬調(diào)制型兩種。</p><p>　　脈幅調(diào)制是指變頻器輸出電壓大小是通過改變直流電壓大小來實現(xiàn)的，常用PAM表示。這種調(diào)壓方式很少使用。</p><p>　　脈寬調(diào)制是指變頻器輸出電壓大小是通過改變輸出脈沖的占空比來實現(xiàn)的，常用PWM表示。目前使用最多的占空比按正弦規(guī)律變化的正弦脈寬調(diào)制，即SPWM方式。</p><p>　　

55、3.3.2變頻器的主電路</p><p>　　變頻器的主電路包括整流電路、濾波及限流電路、直流中間電路、逆變電路和能耗制動電路等部分組成，其中整流電路和逆變電路是很重要的兩部分，下面簡單介紹一下整流電路和逆變電路。</p><p><b>　　1．整流電路</b></p><p>　　一般的三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成。它的主要作用

56、是對工頻的外部電源進行整流，并給逆變電路和控制電路提供所需要的直流電源。整流電路按其控制方式，可以是直流電壓源，也可以是直流電流源。直流中間電路的作用是對整流電路的輸出進行平滑，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質(zhì)量較高的直流電源。此外，由于電動機制動的需要，在直流中間電路中有時還包括制動電阻以及其它輔助電路。</p><p><b>　　2．逆變電路</b></p><p

57、>　　逆變電路是變頻器主要的部分之一。它是利用六個半導體開關器件組成的三相橋式逆變電路，有規(guī)律的控制逆變器中的主開關元器件的通與斷，得到任意頻率的三相交流電輸出。由于逆變器的負載為異步電動機，屬感性負載，無論電動機處于拖動狀態(tài)還是發(fā)電制動狀態(tài)，變頻器功率因素總不會為1。因此，在直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率的交換，這種無功能量就靠這之間直流環(huán)節(jié)的儲能元件來緩沖。它的主要作用是在控制電路的控制下，將平滑電路輸出的直流電源轉換為頻

58、率和電壓都任意可調(diào)的交流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，它被用來實現(xiàn)對異步電動機的調(diào)速控制。</p><p>　　3.3.3變頻器的控制電路</p><p>　　變頻器控制電路包括主控制電路、信號檢測電路、門極驅(qū)動電路、外部接口電路以及保護電路等幾個部分，是變頻器的核心部分?？刂齐娐返膬?yōu)劣決定了變頻器性能的優(yōu)劣?？刂齐娐返闹饕饔檬峭瓿蓪δ孀兤鏖_關控制、對整流器的電壓控制以及完成各種

59、保護功能。</p><p>　　3.3.4交—直—交變頻器 </p><p>　　這種變頻器主要由整流調(diào)壓、濾波及逆變?nèi)糠纸M成，如圖2-4所示。在此，僅對逆變器的工作原理作一介紹。</p><p>　　圖3-3交—直—交變頻器</p><p>　　1. 單相逆變電路 </p><p>　　圖3-4為單相逆變電路原

60、理圖。當開關S1、S4 同時閉合時，電壓為正；開關S2、S3同時閉合時，電壓為負。由于開關S1~S4的輪流通斷，從而將直流電壓逆變成了交流電壓。</p><p>　　可以看到在交流電變化的一個周期中，一個臂上的兩個開關S1、S2交替導通，每個開關導通派的電角度。因此，交流電的頻率可以通過改變開關通斷的速度來調(diào)節(jié)，交流電壓的幅值為直流電壓幅值。</p><p>　　a) 主電路 b) 開關

61、通斷規(guī)律 c) 波形圖</p><p>　　圖3-4 單相逆變電路原理圖</p><p>　　2. 三相逆變電路 </p><p>　　圖3-5為三相逆變電路原理圖。圖中開關S1~S6組成逆變電路。這6個開關交替的接通、關斷，就可以在輸出端獲得一個相位互差的三相交流電壓。</p><p>　　當S1、S4閉合時，為正；當S2、S3閉合時

62、，為負；當S3、S6閉合時，為正；當S5、S4閉合時，、、在相位上依次相差，各開關的接通、斷開應符合一定的規(guī)律。</p><p>　　由上可看出：各橋臂上的開關始終處于交替閉合、斷開的狀態(tài)；各相的開關順序以各相的首端為準，互差電角度，如S3比S1滯后，S5比S3滯后。</p><p>　　由以上分析可知，通過6個開關的交替工作可以得到三相交流電，只要調(diào)節(jié)開關的通斷速度就可以調(diào)節(jié)電頻率。&l

63、t;/p><p>　　a.主電路 b.開關通斷規(guī)律 c.波形圖</p><p>　　圖3-5 三相逆變電路原理圖</p><p>　　3.3.5脈寬調(diào)制型(PWM)變頻器</p><p>　　1.在一般的交直交變頻器供電的變壓、變頻調(diào)速中，為獲得變頻調(diào)速所要求的變頻與變壓的協(xié)調(diào)控制，整流器必須是可控整流，這樣在變頻調(diào)速時要同時控制整流器和逆變

64、器，這就帶來一系列的問題。首先是主電路中有兩個可控功率環(huán)節(jié)，這樣使系統(tǒng)比較復雜；第二由于中間環(huán)節(jié)存在動態(tài)元件，使系統(tǒng)的動態(tài)響應緩慢；第三由于整流器是可控的，使控電電源的功率因數(shù)隨變頻裝置輸出頻率的降低而變差，并產(chǎn)生高次諧波電源；第四逆變器輸出為六拍階梯波交變電壓，在拖動電動機中形成較多的各次諧波，從而產(chǎn)生較大的脈動轉矩，影響電動機的穩(wěn)定工作，低速時尤為嚴重。</p><p>　　為解決上述問題，采用脈沖寬度調(diào)制(

65、PWM)控制方式。圖3-8為PWM逆變器示意圖，在該逆變器電路中，同時進行輸出電壓幅值與頻率的控制，滿足變頻調(diào)速對電壓與頻率協(xié)調(diào)控制的要求。這樣，首先使主電路只有一個可控的功率環(huán)節(jié)，簡化了結構；第二使用了不可控整流器，使電網(wǎng)功率因數(shù)與逆變器輸出電壓的大小無關而接近1；第三逆變器在調(diào)節(jié)的同時實現(xiàn)調(diào)壓，而與中間直流環(huán)節(jié)的元件參數(shù)無關，加快了系統(tǒng)的動態(tài)響應；第四可獲得比常規(guī)六拍階梯波更好的輸出電壓波形，能抑制或消除低次諧波，使負載電動機可在近

66、似正弦波的交變電壓下運行，轉矩脈沖小，大大擴展了拖動系統(tǒng)的調(diào)速范圍，提高了系統(tǒng)性能。</p><p>　　圖3-6 PWM逆變器組成</p><p>　　2. 脈寬調(diào)制器的基本工作原理 </p><p>　　脈寬調(diào)制是將輸出電壓分解成很多的脈沖，調(diào)頻時控制脈沖的寬度和脈沖間的間隔時間就可控制輸出電壓的幅值，如圖3-9所示。從圖中可以看到，脈沖的寬度越大，脈沖

67、的間隔越小，輸出電壓的平均值就越大。為了說明、和電壓平均值之間的關系，我們引入了占空比的概念。所謂占空比是指脈沖寬度與一個脈沖周期比值，用表示，即。</p><p>　　因此，可以說輸出電壓的平均值與占空比成正比，調(diào)節(jié)電壓輸出就可以演化為調(diào)節(jié)脈沖的寬度，所以稱為脈寬調(diào)制。圖2-10a為調(diào)制前的波形，電壓周期為，圖3-9b為調(diào)制后的波形，電壓周期為。與a圖相比，b圖的電壓周期增大(也就是說頻率降低)，電壓脈沖的幅值

68、不變，仍為，而占空比則減小，故平均電壓降低。</p><p>　　a.調(diào)制前的波形 b.調(diào)制后的波形</p><p>　　圖3-7 脈寬調(diào)制的輸出電壓</p><p>　　由于變頻器的輸出是正弦交流電，即輸出電壓的幅值是按正弦波規(guī)律變化，因此在一個周期內(nèi)的占空比也必須是變化的，也就是說在正弦波的幅值部分，取大一些，在正弦波到達零處，取小一些，如圖3-1

69、0所示。可以看到這種脈寬調(diào)制，其占空比是按正弦規(guī)律變化的，故這種調(diào)制方法叫正弦波脈寬調(diào)制，即SPWM。</p><p>　　圖3-8 正弦波脈寬調(diào)制的輸出電壓</p><p>　　SPWM的脈沖系統(tǒng)中，各脈沖的寬度t1和脈沖的間隔t2都是變化的。為了說明其調(diào)制原理，見圖3-11PWM逆變器簡單原理圖，圖中V1~V6為絕緣柵雙極晶體管，由他們的交替切換來獲得交流信號的輸出。當V1導通時，在

70、A相負載上得到的電壓與V2導通時在A相負載上得到的電壓方向相反。因此，V1、V2的輪流導通就可得到A相交流電壓的正、負半周。同時，其他管子的導通亦可得到三相交流電的B相和C相。在變頻器中，V1、V2的導通、截止是由調(diào)制波和載波的交點來決定的。在這里，把希望得到的波形作為調(diào)制信號，把接受調(diào)制的信號作為載波，通過對載波的調(diào)制得到期望的PWM波形。</p><p>　　圖3-9 PWM逆變器簡單原理圖</p&g

71、t;<p>　　3.4 PLC的選擇</p><p>　　3.4.1 PLC的產(chǎn)生</p><p>　　PLC又叫可編程控制器。1968年美國通用汽車公司(GM)公開招標研制功能更強，使用更方便，價格便宜，可靠性更高的新型控制器。一年后美國數(shù)字設備公司(DEC)根據(jù)GM公司的招標要求，研制成功世界上第一臺可編程序控制器，型號PDP-14，并在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次應用成

72、功。</p><p>　　20世紀70年代中期出現(xiàn)了微處理器和微型計算機，人們把微型計算機應用到可編程控制器中，使得它兼有計算機的一些功能，不但用邏輯編程取代了硬連線邏輯，還增加了運算、數(shù)據(jù)傳送與處理及對模擬量進行控制等功能，使之真正成為一種電子計算機工業(yè)控制設備。</p><p>　　1987年美國電氣制造協(xié)會給出的可編程序控制器的定義為：可編程序控制器是一種帶有指令存儲和數(shù)字或模擬I/

73、O接口，以位運算為主，能完成邏輯、順序、定時、記數(shù)和算術運算功能，用于控制機器或生產(chǎn)過程的自動控制裝置。隨著科學技術的進步和可編程序控制器的不斷發(fā)展，功能不斷增強，其定義也會發(fā)生變化。</p><p>　　3.4.2 PLC的主要功能</p><p>　　近年來PLC把自動化技術、計算機和通信技術融為一體。它可完成以下主要功能：</p><p>　　1. 邏輯控制

74、 PLC具有邏輯運算功能，它設置有“與”、“或”、“非”等邏輯指令，能夠描述繼電器觸點的串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)、并串聯(lián)等各種連接。因此它可以代替繼電器進行組合邏輯與順序邏輯控制。</p><p>　　2. 定時控制 PLC具有定時控制功能。它為用戶提供了若干個定時器并設置了定時指令。定時值可由用戶在編程時設定，并能在運行中被讀出與修改，使用靈活，操作方便。</p><p>　　3. 記數(shù)控

75、制 PLC還具有記數(shù)功能。它為用戶提供了若干個計數(shù)器并設置了計數(shù)指令。計數(shù)值可由用戶在編程時設定，并可在運行中被讀出或修改，使用與操作都很靈活方便。</p><p>　　4. 步進控制 PLC能完成步進控制功能。步進控制是指在完成一道工序以后，再進行下一步工序，也就是順序控制。PLC為用戶提供了若干個移位寄存器，或者直接有步進指令，可用于步進控制，編程與使用很方便。</p><p>　

76、　5. A/D、D/A轉換 有些PLC還具有“模數(shù)”(A/D)轉換和“數(shù)?！?D/A)轉換功能，能完成對模擬量的控制和調(diào)節(jié)。</p><p>　　6. 數(shù)據(jù)處理 有的PLC還具有數(shù)據(jù)處理能力，并具有并行運算指令，能進行數(shù)據(jù)并行傳送、比較和邏輯運算，BCD碼的加、減、乘、除等運算，還能進行字“與”、字“或”、字“異或”、求反、邏輯移位、算術移位、數(shù)據(jù)檢索、比較、數(shù)制轉換等操作，并可對數(shù)據(jù)存儲器進行間接尋址，與打

77、印機相連而打印出程序和有關數(shù)據(jù)及梯形圖。</p><p>　　7. 通信與聯(lián)網(wǎng) 有些PLC采用了通訊技術，可以進行遠程I/O控制，多臺PLC之間可以進行同位鏈接，還可以與計算機進行上位鏈接，接受計算機的指令，并將執(zhí)行結果告訴計算機。由一臺計算機和若干臺PLC可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡，以完成較大規(guī)模的復雜的控制。</p><p>　　8. 對控制系統(tǒng)監(jiān)控 PLC配置

78、有較強的監(jiān)控功能它能記憶某些異常情況，或當發(fā)生異常情況時自動終止運行。在控制系統(tǒng)中，操作人員通過監(jiān)空命令可以監(jiān)視有關部分的運行狀態(tài)，可以調(diào)整定時或記數(shù)等設定值，因而調(diào)試、使用和維護方便。</p><p>　　可以預料，隨著科學技術的不斷發(fā)展，PLC的功能也會不斷拓寬和增強。</p><p>　　由此可見，可編程序控制器的應用場合是很廣泛的。可用于開關邏輯控制；定時和記數(shù)控制；閉環(huán)控制；機械

79、加工數(shù)字控制；機器人控制；多級網(wǎng)絡控制等。</p><p>　　3.4.3 PLC的主要優(yōu)點</p><p>　　1. 編程簡單 PLC的設計者在設計PLC時已充分考慮到使用者的習慣和技術水平及用戶的方便，構成一個實際的PLC控制系統(tǒng)一般不需要很多配套的外圍設備；PLC的基本指令不多；常用于編程的梯形圖與傳統(tǒng)的繼電接觸控制線路圖有許多相似之處；編程器的使用簡便；對程序進行增減、修改和運

80、行監(jiān)視很方便。因此對編制程序的步驟和方法，容易理解和掌握，只要具有一定文化水平和電氣知識，都可以在較短的時間內(nèi)學會。</p><p>　　2. 可靠性高 PLC是專門為工業(yè)控制而設計的，在設計與制造過程中均采用了諸如屏蔽、濾波、隔離、無觸點、精選元器件等多層次有效的抗干擾措施，因此可靠性很高，其平均故障時間間隔為2萬小時以上。此外，PLC還具有很強的自診斷功能，可以迅速方便地檢查判斷出故障，縮短檢修時間。PLC

81、可靠性高的原因在后面還會作較具體的介紹。</p><p>　　3. 通用性好 PLC品種多，檔次也多，可由各種組件靈活組合成不同的控制系統(tǒng)，以滿足不同的控制要求。同一臺PLC只能改變軟件則可實現(xiàn)控制不同對象或不同的控制要求。在構成不同的PLC的控制系統(tǒng)時，只需在PLC的輸入輸出端子上接上不同的相應的輸入輸出信號，PLC就能接收輸入信號和輸出控制信號?？梢?，PLC的通用性好。</p><p&g

82、t;　　4. 功能強 PLC具有很強的功能，能進行邏輯、定時、計數(shù)和步進等控制，能完成A/D與D/A轉換、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等功能。而且 PLC技術發(fā)展很快，功能不斷增強，應用領域會更廣。</p><p>　　5. 使用方便 PLC體積小，重量輕，便于安裝。PLC編程簡單，編程器使用簡便。PLC自診斷能力強，能判斷和顯示出自身故障，使操作人員檢查判斷故障方便迅速，而且接線少，維修時只需更換插入式模塊，維護方便

83、。修改程序和監(jiān)視運行狀態(tài)也容易。</p><p>　　6. 設計、施工和調(diào)試周期短 PLC在許多方面是以軟件編程來取代硬件接線，用 PLC構成的控制系統(tǒng)比較簡單，編程容易，安裝使用方便，目前的PLC已商品化，硬件軟件較齊全，為模塊化積木式結構，不需要很多配套的外圍設備和大量的復雜的接線，程序調(diào)試修改也很方便。因此可大大縮短PLC控制系統(tǒng)的設計、施工和投產(chǎn)周期。</p><p>　　從上述

84、PLC的功能特點可見，PLC控制系統(tǒng)比傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)具有許多優(yōu)點，在許多方面可以取代繼電接觸控制。但是PLC也有其缺點：目前價格還比較高；工作速度比計算機慢；使用中檔和高檔PLC，要求使用者具有相當?shù)挠嬎銠C知識；PLC制造廠家和PLC品種類型很多，而指令系統(tǒng)和使用方法不盡相同，這給用戶帶來不便。</p><p>　　第四章橋式起重機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設計</p><p>　　4.1

85、系統(tǒng)控制的要求</p><p>　　4.1.1 對橋式起重機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的基本要求：</p><p>　　1. 主、副機構升降速度調(diào)節(jié)；</p><p>　　2.運行機構運行速度調(diào)節(jié)；</p><p>　　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。</p><p>

86、　　4.1.2 橋式起重機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的組成：</p><p>　　控制系統(tǒng)由PLC、變頻器、操作臺各主令控制器、開關、按鈕、指示燈及各部分限位開關等組成。</p><p>　　4.1.3 橋式起重機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的選擇</p><p>　　根據(jù)起重機實際應用的要求，本系統(tǒng)的設計選用日本三菱公司FX2N-128MR-001型可編程控制器作為起重機的中樞控制系統(tǒng)

87、?；九渲冒ǎ褐魈幚韱卧狥X2N -128MR-001。FX2N-128MR-001 為繼電器輸出類型，輸出 64 點，輸入64 點；其作用為：控制起重機大車、小車的運行方向和速度換檔；減小了傳統(tǒng)的繼電－接觸式控制的中間環(huán)節(jié)，減少了硬件和控制線，極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。</p><p>　　所采用的變頻器是日本安川的VS-616G5型的變頻器，它包括了4種控制方式：標準V/F控制、帶PG反饋的V/F控制

88、、無傳感器的磁通矢量控制和帶PG反饋的磁通矢量控制。</p><p>　　4.2 變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的I/O地址分配</p><p>　　4.2.1 輸入I/O地址分配</p><p><b>　　輸入如表4-1。</b></p><p><b>　　表4-1 輸入 </b></p>

89、<p>　　4.2.2 輸出I/O地址分配</p><p><b>　　表4-2 輸出</b></p><p>　　4.2.3 控制各電機的變頻器輸入控制端</p><p>　　設計中橋式起重機分為5檔，主要通過控制調(diào)速指令的輸出來控制速度信號，達到調(diào)速的目的(實際可達8檔速度)，調(diào)速指令與速度的對應關系如表4-3所示。用戶可以自

90、由設定與每檔速度對應的頻率大小。</p><p>　　表4-3 調(diào)速指令與速度的對應關系 </p><p><b>　　4.3 流程圖</b></p><p>　　圖4-1 橋式起重機運行流程圖 </p><p><b>　　4.4系統(tǒng)控制程序</b></p><p><

91、;b>　　1. 啟動部分</b></p><p><b>　　2.急停及制動部分</b></p><p>　　3. 主副鉤超重指示</p><p><b>　　4. 限位指示</b></p><p>　　5. 變頻器故障復位</p><p>　　6. 大、小

92、車及主、副鉤運行指示</p><p>　　7. 主鉤電機正反轉及調(diào)速</p><p>　　8. 副鉤電機正反轉及調(diào)速</p><p>　　9. 小車電機正反轉及調(diào)速</p><p><b>　　10. 故障反饋</b></p><p>　　11. 大車電機正反轉及調(diào)速</p><

93、;p><b>　　12. 結束程序</b></p><p>　　4.5 橋式起重機工作過程</p><p>　　電源開關QS閉合，在駕駛室門及橫梁欄桿門關好后，開關SQ閉合，緊急開關SB2 等符合要求的情況下，速度選擇開關置于零位，按下啟動按鈕SB1，接觸器KM通電吸合，三相電源接通。當主鉤的速度開關置于正轉速時，變頻器正轉輸入接通同時將三相交流電和電動機接通，

94、1檔速度啟動，同時接觸器KM1通電吸合，主鉤風機啟動運行，速度選擇開關置于轉速2時，2檔速度運行，本次設計共設計了正反各5個檔速。速度選擇開關置于零位或由于停電，電動機停止運行。當主鉤電動機過載時，可使制動電阻的感溫熱繼電器的觸點FR1接通變頻器的外部故障輸入點，使變頻器停止運行。其他部分同理。限位開關分別接在主鉤、副鉤、小車、大車兩頭。當他們運行到終端時，兩端各有檔塊，撞上位置開關，切斷各自電路，使其電機停止并制動。為防止因停電、變頻

95、器跳閘等使拖動負載快速下降出現(xiàn)危險，還設置有制動裝置。當發(fā)生緊急情況時，可立即拉開緊急開關SB2，一方面制動裝置將所有電動機制動，同時接通變頻器的外部封鎖，使變頻器停止輸出，從而將使電動機迅速停車。當電機或變頻器出現(xiàn)故障時，變頻器停止運行，電機停止，變頻器將故障反饋，從而維持故障的狀態(tài)，直到故障被排除。解除</p><p><b>　　第五章 結論</b></p><p

96、>　　本文主要為橋式起重機設計一套變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，同時實現(xiàn)起重機速度的可調(diào)節(jié)，以節(jié)約能源和適應生產(chǎn)的需要。根據(jù)要求，此系統(tǒng)要能達到現(xiàn)場的運行狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)都可以在控制室掌握，通過操作平臺設置變頻器的運行頻率、啟動和停止電機，并且變頻器及電機故障時可以發(fā)出指示信號，以用來提示用戶。采用變頻器實現(xiàn)起重機的調(diào)速運行，結合PLC的強大功能、可靠性，實現(xiàn)了操作人員在控制室對電機的控制。</p><p>　　本文的重

97、點是通過將PLC和變頻器連接，構成一個變頻調(diào)速控制系統(tǒng)實現(xiàn)對橋式起重機大車、小車、主鉤和副鉤的運行方向和速度換檔，，減小了傳統(tǒng)繼電—接觸式控制系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，減小了硬件和控制線，極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性，對各機構的電機采用變頻調(diào)速技術，從而改善以往老式控制系統(tǒng)所采用交流繞線轉子串電阻進行啟動和調(diào)速的方法。并為了更加有效的防止重物下滑，在橋式起重機起升機構各加上一套由旋轉編碼器、PG數(shù)模轉換和PLC相結合的閉環(huán)系統(tǒng)，使主、副鉤拖動更

98、加穩(wěn)定、可靠。</p><p>　　本文在橋式起重機控制系統(tǒng)設計上，采用變頻器和可編程序控制器相結合的方法，實現(xiàn)了對橋式起重機操作上的基本控制要求，但還存在許多的不足之處：</p><p>　　1. 本文主要是單個橋式起重機的工作進行設計，針對橋式起重機控制系統(tǒng)多采用傳統(tǒng)的分散、獨立工作方式，導致操作和調(diào)度、管理之間信息不靈，貨物卸載時間長，設備利用率低等問題，還沒有考慮到基于現(xiàn)場總線技術

99、實現(xiàn)橋式起重機控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡化智能化的設計思想，以形成從駕駛室到電氣房、監(jiān)控室的智能化、網(wǎng)絡化。</p><p>　　2. 控制系統(tǒng)使用的電子電氣元件較多、電路也較復雜，易造成線路之間的相互干擾，在一定程度上影響系統(tǒng)的控制精度，對起重機的故障診斷，遙控領域沒有過多的涉及，起重機同時應具有一定的自診斷功能。</p><p>　　3. 在操作控制上需要有大的改進，網(wǎng)絡通訊已是當今世界的潮流，開

100、發(fā)具有數(shù)字通訊功能的橋式起重機控制系統(tǒng)已是大勢所趨，通過網(wǎng)絡的通訊實現(xiàn)對橋式起重機的遠程監(jiān)控，維護及遠程的故障診斷等功能。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本設計在**老師的細心指導和嚴格要求下完成，從課題選擇、方案論證到具體設計，無不凝聚著李老師的心血和汗水，在三年的大學學習和生活期間，也始終感受著院系老師們的精心指導和無私的關懷，尤其

101、是輔導員和各位任課老師，使我獲得了很多的專業(yè)知識，并將這些運用到了我的設計當中，順利完成了畢業(yè)設計論文。在此向各位老師及導師表示深深的感謝和崇高的敬意。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 許翏，王淑英.電氣控制與PLC應用[M]. 第三版.北京:機械工業(yè)出版社，第三版. 2005.</p><p>　　[

102、2] 常曉玲.電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器[M].第一版.北京:機械工業(yè)出版社，2006.</p><p>　　[3] 周彩珍.基于PLC的起重機變頻調(diào)速系統(tǒng)[J].機電工程，2007，(02).</p><p>　　[4] 鄧肖奧，汪雄海.橋式起重機變頻調(diào)速及PLC控制的設計[J].機電工程，2006，(9).</p><p>　　[5] 劉善漢.PLC在橋式起重機