起重机中的变频控制系统
起重机中的变频控制系统
[摘要]：文章主要介绍了电力电子器件的发展、交流调速系统的发展及针对电动葫芦型起重机专用的变频控制系统的硬件设计、电路参数计算及软件设计、仿真等。
[关键词]：起重机变频控制电流反馈
中图分类号：td422.4+7 文献标识码：td 文章编号：1009-914x（2012）32- 0024 -01
一般性能的节能调速在过去大量的所谓不变速交流传动中，风机、水泵等机械总容量几乎占工业电气传动总容量的一半，其中不少场合并不是不需要调速，只是因为过去交流电机本身不调速，不得不依赖挡板和阀门来调节送风和供水的流量，许多电能因而白白的被浪费掉了。如果换成交流调速系统，把消耗再挡板和阀门上的能量节省下来，每台风机、水泵平均约可节能 20%，效果是很可观的。
高性能交流调速系统许多在工艺上就需要调速的生产机械，过去多用直流传动，鉴于交流电机比直流电机结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、转动惯量小、效率高，如果改成交流调速，显然能够带来不少的效益。但是，由于交流电机原理上的原因，其电磁转矩难以像直流电机那样直接通过电流实行灵活的即时控制。70年代初发明了矢量控制技术，通过坐标变换，把交流电机的定子电流分解成励磁分量和转矩分量，用来分别控制磁通和转矩，就可以获得和直流电机相媲美的高动态性能，从而使交流电机的调速技
起重机的电气控制系统设计
起重機的電氣控制 起重機是專門用來起吊和短距離搬移重物的一種生產機械，通常也稱為吊車、行車或天車。按其結構及運動形式的不同，可分為橋式起重機、門式起重機、塔式起重機、旋轉起重機及纜索起重機等。其中以橋式起重機的應用最為廣泛並具有一定的代表性。 一、橋式起重機的主要結構及運動形式 橋式起重機由橋架（雙稱大車），裝有提升機構的小車、大車運行機構及操縱室等幾部分組成。 1- 駕駛室 2-輔助滑線架 3-交流磁力9 8 6 5 4 3 2 1 7
控制盤 4-電阻箱 5-起重小車 6-大車拖動電動機 7-端梁 8-主滑線 9-主梁 橋架是橋式起重機的基本構件，它由主梁、端梁、走臺等幾部分組成。主梁跨架在車間上空，其兩端聯有端梁，主梁外側裝有走臺並設有安全欄杆。橋架的一頭裝有大車移行機構、電氣箱、起吊機構和小車運行軌道以及輔助滑線架。橋架一頭裝有駕駛室，另一頭裝有引入電源的主滑線。 大車移行機構是由驅動電動機、制動器、傳動軸、減速器和車輪等幾部分組成。其驅動方式有集中低速驅動、集中高速驅動和分別驅動方式三種： 集中低速驅動是由一臺電動機通過減速器同時帶動兩個主動輪，使傳動軸的轉速低於電動機軸的轉速，與車輪的轉速相同，一般是50～100r/min。 集中高速驅動是由電動機通過制動輪直接與聯軸節、傳動軸聯接，再通過減速器與車輪聯接。這樣，運行機構的傳動軸的轉速與電動機的轉速相同，一般是700～1500r/min。 分別驅動是由兩套獨立的無機械聯繫的運行機構組成。每套運行機構由電動機通過制動輪、聯軸節、減速器與大車車輪聯接，省去了中間傳動軸。但分別
驅動的運行機構是用兩臺同樣型號的電動機，用同一控制器控制。 分別驅動與集中驅動相比，自重較輕，安裝和維護方便，實踐證明使用效果良好。目前我國生產的橋式起重機大部分採用分別驅動方式。 小車運行機構由小車架、小車移行機構和提升機構組成。小車架由鋼板焊成，其上裝有小車移行機構、提升機構、欄杆及提升限位開關。小車可沿橋架主梁上的軌道左右移行。在小車運動方向的兩端裝有緩衝器和限位開關。小車移行機構由電動機、減速器、捲筒、制動器等組成。電動機經減速後帶動主動輪使小車運動。提升機構由電動機、減速器、捲筒、制動器等組成，提升電動機通過制動輪、聯軸節與減速器聯接，減速器輸出軸與起吊捲筒相聯。 操縱室是操縱起重機的吊艙，又稱駕駛室。在操縱室內，主要裝有大小車運動機構和起升機構的操縱系統和有關裝置，如控制器、保護箱及照明開關箱；有關安全開關，如緊急開關、電鈴開關等。 操縱室一般固定在主梁下方的一端，也有隨小車移動的。其上方有通向走臺的艙口。為了安全，艙口處裝有安全開關，避免司機及維護人員上車發生觸電事故。
桥式起重机的PLC控制-(1)
桥式起重机的PLC控制-(1)
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。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，操作复杂，故障率高，电能浪费大，效率低等缺点。因此对桥式起重机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内外相关行业专家学者的一个研究课题。 本文针对桥式起重机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器应用于桥式起重机控制系统上，并进行了较深入的研究。 1.根据桥式起重机的运行特点，桥式起重机控制系统采用变频调速系统，该系统主要由主令控制器、PLC控制系统、变频调速系统等组成。 2.PLC系统采用德国西门子公司产品，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度换档；吊钩的升、降方向及速度换档，同时能检测各个电机故障现象并显示，减小了传统继电器——接触器控制系统的中间环节。减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。 本设计控制系统采用桥式起重机变频调速技术具有节能、减少机械磨损，启动性能好等诸多优点。 关键词：主令控制器；可编程序控制器；桥式起重机
引言 (5) 1 桥式起重机的概述 (6) 1.1 桥式起重机的简介 (6) 1.2 桥式起重机的各机构及其作用 (7) 1.3 桥式起重机的发展现状 (7) 2 桥式起重机控制系统的设计方案 (9) 2.1 工艺要求 (9) 2.1.1 桥式起重机的主要技术参数 (9) 2.1.2 提升机构与移动机构对电气控制的要求 (9) 2.2 方案论证 (10) 2.2.1 起重机数字化控制系统的方案简述 (10) 2.2.2 主电路方案选择 (10) 2.2.3 变频调速工作原理及变频器控制方式 (12) 2.2.4 控制电路方案选择（PLC控制和继电器控制的比较） 17 3 系统设备的选用 (20) 3.1 电机的选择 (20) 3.2 变频器的选择 (22) 3.2.1 通用变频器的标准规格 (22) 3.2.2 通用变频器类型的选择 (23) 3.2.3 变频器的选型 (26) 3.3 PLC的选择 (27) 3.3.1 PLC的组成 (27) 3.3.2 PLC的工作原理 (28) 3.3.3 PLC的硬件和软件 (28) 3.3.4 PLC型号的选用 (30) 3.4 变频器的外部设备及其选择 (32)
行车起重机变频器方案
起重机专用变频器方案说明 深圳市蓝海华腾技术有限公司
1.企业简介 深圳市蓝海华腾技术有限公司是一家拥有完全自主知识产权，专业致力于变频器、伺服驱动器、电动汽车控制器、逆变器等电力电子产品的研发、制造、销售和服务的“国家级高新技术企业”和“双软企业”。曾荣获变频器行业协会“技术创新”奖、中国电工协会“最具竞争力自主品牌”奖、全国公交系统混合动力汽车比武大赛的冠军奖等奖项，被评为中国变频器十佳企业之一。 深圳市蓝海华腾技术有限公司机器在起重应用场合具有丰富的经验和案例，成功应用于港口、船舶、海洋工程、矿山、建筑、冶金、工厂等各种行业的起重机械。 2.方案内容 本方案提供三台蓝海华腾生产的起升专用变频器，控制起升电机、大车、小车，满足行车的起升和大小车运行机构的高控制性能要求和满足用户操作的实际功能要求，并可以根据现场的实际需求，各个机构的功能需求和运行特点，将变频器的I/O端子和参数均可编程，方便用户使用。 3.方案需求描述 a)根据行车的手柄操纵装置功能需求，实现正确的操作行车的各项功能。地面手柄操纵 装置上配备有“急停开关”、“起动按钮ON”、“停止按钮OFF”、“故障复位按钮”； 电动葫芦：“上升按钮”、“下降按钮”；小车：“向左按钮”、“向右按钮”；大车：“向前按钮”、“向后按钮”； b)起升电机为可为锥形电机也可以为普通异步电机，锥形电机带有自动刹车装置，在切 断电源时，依靠转子上压力弹簧产生摩擦力矩制动可使电机在短时间内停止转动。因此控制起升电机的变频器无需专门的制动器控制逻辑，但是需要强大快速的起升力矩和过载能力，才能够正常启动电机，并顺利将重物的正常提升而不下溜；在减速停车过程中，减速停车后配备直流制动，可以实现平稳的减速停车，机械冲击小。 对于普通异步电机，则可需要稳定可靠的制动器控制逻辑，蓝海华腾起升专用变频器具备专业的起重机功能，具备完善可靠的制动器控制时序，确保松开制动器和闭合制动器的时候重物不会发生下溜的现象。
桥式起重机变频调速控制系统设计论文(含中英文翻译)
前言 桥式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位，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，传统桥式起重机的控制系统所采用交流绕线转子串电阻的方法进行启动和调速，继电—接触器控制，在工作环境差，工作任务重时，电动机以及所串连电阻烧损和断裂故障时有发生；继电—接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高；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。所串连电阻长期发热，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。 近年来，随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展，同时也带动电气传动和自动控制领域的发展。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。变频技术的运用使得起重机的整体特性得到较大提高，可以解决传统桥式起重机控制系统存在诸多的问题，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。 本次设计采用PLC和变频器技术，以PLC控制变频器，即以程序控制取代继电—接触器控制，控制变频器实现变频调速，设计出PLC控制的桥式起重机的变频调速系统，进而实现了起重机的半自动化控制。此系统特别适用于桥式起重机在恶劣条件下的工作情况，对改善桥式起重机的调速性能，提高工作效率和功率因数，减小起制动冲击以及增加起重机使用的安全可靠性是非常有益的。
桥式起重机变频调速控制系统设计 1 绪论 1.1 桥式起重机电气传动技术的国内外发展概况 电气调速控制的方法很多，对直流驱动来讲60年代采用发电机—电机系统。从控制电阻分级控制，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闸管整流供电系统。随着电子技术的飞速发展，集成模块出现，计算机、微处理器应用，因此控制从分立组成模拟量控制发展至今天的数字量控制。 从交流驱动来讲：常规的常采用绕线式电动机转子串电阻调速，为满足重物下放时的低速，一般依靠能耗制动、反接制动，后来还采用涡流制动，还有靠转子反馈控制制动、反接制动、单相制动器抱闸松劲的所谓软制动，随着电子技术的发展，国内外开发研制变频调速，PLC 可编程序控制器的应用控制系统的性能更加完美。目前国内外几种常用调速系统配置及其性能： l) DC-300直流驱动调速系统：GE公司DC-300，DC-2000是微处理器数字量控制的直流驱动调速系统，其控制功率从300HP到4000HP，并采用PLC对整机驱动系统实施故障诊断、检测、报警及控制。 该驱动系统实施主回路SCR整流，其控制是给定模拟量通过数模转换成数字量，通过速度环、电流环到SCR移现触发的逻辑无环流的调速系统。可用测速反馈或电压反馈，对磁场弱磁，以实施恒功率控制。 2) 交流调速控制系统：对于起重机械来讲，交流驱动仍是国内普遍采用的方案而且多数停留在绕线式电机转子串电阻来调速。随着功率电子技术的发展，早在六十年代后期，国外就开始致力于晶闸管定子调压调速技术的开发研究。目前，该技术已进入了成熟稳定的发展应用阶段。日本安川电机制作所于1972年就正式定为VS系列，应用于起重机及轧机辅助设备的交流调速。法国、英国、德国等大电气公司亦在这方面展开了重点研制开发。借助电力电子技术、微电子技术的发展，由分离元件发展到大规模集成电路，从而实现控制部件的微型组件化、智能化、标准化、系列化，进而从模拟量控制发展到数字量控制。可编程序控制器PLC引入到交流电气传动系统后，使传动系统性能发生了质的变化。在桥式起重机实现了抓斗的自动控制和故障诊断、检测显示等，达到了新的技术高度。 3) 变频调速：变频调速技术是国际上各大电气公司在70年代末80年代投入全力研制、开发，也是国际国内这几年全力研制应用的目标与方向。这几年一些公司如德国SIEMENS，美国GE，日本三菱等推出全数字化的矢量控制技术，大功率的IGBT模块的出现使变频技
起重机的电气控制系统
起重机的电气控制系统 起重机钢结构负责载荷支承；起重机机构负责动作运转；起重机机构动作的起动、运转、换向和停止等均由电气或液压控制系统来完成，为了起重机运转动作能平稳、准确、安全可靠是离不开电气有效的传动、控制与保护。 1.起重机电气传动 起重机对电气传动的要求有：调速、平稳或快速起制动、纠偏、保持同步、机构间的动作协调、吊重止摆等。其中调速常作为重要要求。 一般起重机的调速性能是较差的，当需要准确停车时，司机只能采取“点车”的操纵方法，如果“点车”次数很多，不但增加了司机的劳动强度，而且由于电器接电次数和电动机起动次数增加，而使电器、电动机工作年限大为缩短，事故增多，维修量增大。 有的起重机对准确停车要求较高，必须实行调速才能满足停准要求。有的起重机要采用程序控制、数控、遥控等，这些技术的应用，往往必须在实现了调速要求后，才有可能。 由于起重机调速绝大多数需在运行过程中进行，而且变化次数较多，故机械变速一般不太 合适，大多数需采用电气调速。电气调速分为二大类：直流调速和交流调速。 直流调速有以下三种方案：固定电压供电的直流串激电动机，改变外串电阻和接法的直流调速；可控电压供电的直流发电机———电动机的直流调速；可控电压供电的晶闸管供电———直流电动机系统的直流调速。直流调速具有过载能力大、调速比大、起制动性能好、适合频繁的起制动、事故率低等优点。缺点是系统结构复杂、价格昂贵、需要直流电源等。 交流调速分为三大类：变频、变极、变转差率。 调频调速技术目前已大量地应用到起重机的无级调速作业当中，电子变压变频调速系统的主体———变频器已有系列产品供货。 变极调速目前主要应用在葫芦式起重机的鼠笼型双绕组变极电动机上，采用改变电机极对数来实现调速。 变转差率调速方式较多，如改变绕线异步电动机外串电阻法、转子晶闸管脉冲调速法等。除了上述调速以外还有双电机调速、液力推动器调速、动力制动调速、转子脉冲调速、蜗流制动器调速、定子调压调速等等。 2.起重机的自动控制 可编程序控制器———程序控制装置一般由电子数字控制系统组成，其程序自动控制功能主要由可编程序控制器来实现。 自动定位装置———起重机的自动定位一般是根据被控对象的使用环境、精度要求来确定装置的结构形式。自动定位装置通常使用各种检测元件与继电接触器或可编程序控制器，相互配合达到自动定位的目的。 大车运行机构的纠偏和电气同步———纠偏分为人为纠偏和自动纠偏。人为纠偏是当偏斜超过一定值后，偏斜信号发生器发出信号，司机断开超前支腿侧的电机，接通滞后支腿侧的电机进行调整。自动纠偏是当偏斜超过一定值时，纠偏指令发生器发出指令，系统进行自动纠偏。电气同步是在交流传动中，常采用带有均衡电机的电轴系统，实现电气同步。 地面操纵、有线与无线遥控———地面操纵多为葫芦式起重机采用，其关键部件是手动按钮开关，即通常所称的手电门。有线遥控是通过专用的电缆或动力线作为载波体，对信号用调制解调传输方式，达到只用少通道即可实现控制的方法。无线遥控是利用当代电子技术，将信息以电波或光波为通道形式传输达到控制的目的。 起重电磁铁及其控制———起重电磁铁的电路，主要是提供电磁铁的直流电源及完成控制（吸料、放料）要求。其工作方式分为：定电压控制方式和可调电压控制方式。 3.起重机的电源引入装置 起重机的电源引入装置分为三类：硬滑线供电、软电缆供电和滑环集电器。 硬滑线电源引入装置有裸角钢平面集电器、圆钢（或铜）滑轮集电器和内藏式滑触线集电 器进行电源引入。 软电缆供电的电源引入装置是采用带有绝缘护套的多芯软电线制成的，软电缆有圆电缆和扁电缆二种形式，它们通过吊挂的供电跑车进行引入电源。 4.起重机的电气设备与电气回路
起重机电气控制系统习题参考
第一章电气传动系统的力学基础和调速的基本概念 1-1 起重运输机械的电气传动包括哪些内容？什么叫开环系统？什么叫闭环系统？ 答：起重运输机械的电气传动包括：电动机、机械传动机构和电动机的控制系统。 开环系统：电动机的输入端经过开关和控制电器由电源供电，而输出端则通过传动机构以一定的传动比与工作机械相连接的系统。 闭环系统：除了包含有开环系统中的内容外还增加了一个信息处理单元也就是控制装置。 1-2 什么叫机械特性的硬度？举例说明 答：机械特性的硬度表示转矩随转速的变化的程度，是转矩变化与转速变化之比n M ??=β。 例：电动机的机械特性硬度：∞=β 转矩改变时转速不变 （绝对硬特性） 40~10=β 转速随转矩的变化而改变但程度不大（硬特性） 10<β 转速随转矩的变化有较大的改变（软特性） 1-3 什么叫恒转矩负载、变转矩负载、阻转矩负载和位转矩负载？ 答：恒转矩负载：其转矩不随转速变化。 变转矩负载：其工作转矩随转速变化而变化。 阻转矩负载：转速方向改变时转矩方向也改变，负载产生的转矩方向始终与运动方向相反，其特点是转矩负载始终其阻碍作用。 位转矩负载：负载所产生的转矩方向始终与运动无关，大多数与位势有关。 1-4 起重运输机各种机构（起升、运行、回转、变幅）转矩负载的机械特性各有什么特点？试画出其机械特性曲线（参考课本P6-P7） 1-5 电车从平路开向下斜坡时转矩负载的性质发生了什么变化？ 答：电车在平路时，负载所产生的转矩反向始终与运动反向相反，为阻转矩负载；下坡时，负载所产生的转矩方向与运动方向无关，为位转矩负载。 1-6试用运动方程式说明系统处于静止、恒速旋转、加速、减速各种工作状态的条件是什么？在图1-17几种情况下系统的运行状态是加速？减速？还是匀速（箭头表示转矩都实际作用方向）？ 答：运动方程式：错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。 当dn/dt=0时，n=常量，电动机处于稳定运转状态，此时错误！未找到引用源。，即电动机发出的拖动转矩错误！未找到引用源。的大小由机械负载转矩错误！未找到引用源。所决定，并与之相等。此时系统作匀速运动或静止。 当错误！未找到引用源。时，dn/dt>0 电动机处于加速状态。 当错误！未找到引用源。时，dn/dt<0 电动机处于减速状态。 图一：错误！未找到引用源。，dn/dt<0，电动机处于减速状态，直到静止。 图二：错误！未找到引用源。与转速n 反向，应该是负值，所以依然错误！未找到引用源。，dn/dt<0， M >M f M M n o f M>M f M M n o f M 双梁桥式起重机 技 术 协 议 甲方： 乙方： 时间：年月 双方就本项目所需行车进行充分协商讨论，签订如下技术协议： 1、供货围 供货包含：机械、电气成套设备，随机备品备件、专用工具、图纸及技术文件。 2、随机资料 (1) 主要外购机电设备，主要构件材料的技术资料； (2) 产品出厂质量检测记录及合格证； (3) 安装使用维修说明书及维修图纸； (4) 吊钩合格证、钢丝绳合格证； (5) 主要构件材质证书； (6) 设计与制造材料： (7) 使用保养维修说明书； (8) 全套竣工图（电气原理图、接线图、电器布置图、总装配图、部件装配图、易损件图等）； (9) 有关齿轮、车轮、制动轮、轴等的热处理报告； (10) 受弯作用的轴和重要零件(如吊钩等)的探伤报告； (11) 主要焊缝的探伤报告； (12) 主要结构件的除锈质量和涂装漆膜厚度检测记录； (13) 减速机厂检查与试验记录及合格证； (14) 外购设备和零部件明细表； (15) 标准件明细表； (16) 整机检查与试验记录表； (17) 起重机质量合格证。 3、桥式起重机各部分容及要求 3.1 小车 小车由小车架、起升机构、运行机构、限位开关等组成，并考虑检修空间，拆装方便。小车导电形式：滑车拖动电缆导电。 3.2 小车架 小车架是由钢板、型钢焊接而成的刚性结构件，车架四周设有平台、栏杆，上下设斜梯或直梯，两侧下部设有安全尺，前后装有缓冲器。小车架上的各部件确保组装质量。 3.3 起升机构 起升机构主要由电机通过联轴节浮动轴将动力传递至减速机，减速机驱动卷筒缠绕钢丝绳提升吊钩滑轮组起升重物。起升重物至极限位置限位开关自动动作，及时切断控制电路，杜绝误动作。 3.4 小车运行机构 小车运行机构采用集中驱动，包括车轮组、联轴器、减速机、液压推杆制动器、电机等。 3.5 大车运行机构 大车运行机构由电机、齿轮联轴器、减速机、制动器、浮动轴、车轮、缓 变频器在起重机中的作用 1．目前国内起升机构的主要调速方式 起升机构是塔式起重机最重要的传动机构，目前传统调速方式下要求重载低速，轻载高速，调速范围大；起升机构调速方式的优劣直接影响整机性能。起升机构调速方式选择原则有三个：首先要平稳，冲击小；其次要经济和可靠，符合国情；三是要便于维修。 1.1 多速电机变极调速 4绳最大起重量小于等于6T的小中型塔机竞争激烈，成本控制严格，国内以多速电机变极调速为主，方案简单，应用较广，常采用4/8/32极多速电机实现。 1.2 电磁离合器换档的减速器加带涡流制动的单速绕线转子电机 该调速方式我国已采用几十年，但现在已逐渐不再使用。它靠电磁离合器换档改变减速器的速比，靠带涡流制动的单速绕线转子电机串电阻获取较软的特性和慢就位速度。它的优点是运行比效平稳，调速比可以设计较大。它的缺点较多，首先电磁离合器一般采用国产机床用产品，寿命短，可靠性差；其次是不能空中动态变换离合器档位，不然会下滑，这很危险；三是减速器成本较高。 1.3 普通减速器加带涡流制动的多速绕线转子电机 将上一种方式的电磁离合器换档改为多速电机驱动普通单速比减速器则是本方式的思路。相对于多速电机换档冲击大的缺点，带涡流制动的多速绕线转子电机可串电阻获取较软的M-n特性，起制动和档位切换较平稳，有慢就位速度，功率可以比鼠笼电机用得大。这种调速方式构造简单，易维护，可靠性高。目前已成功地解决了涡流制动绕线转子电机散热问题，大大提高了这种调速方式的可靠性。 目前国内8～12t起升机构大多采用这种调速方式，但是这种电机起制动和换档仍有较大的峰值电流和冲击，电气控制系统比较复杂，16t以上的大吨位起升机构一般不宜再采用这种调速方式。 1.4 差动行星减速器加双电机 行星减速器的太阳轮由一台电机驱动，行星架由另一台电机经行星减速驱动，外轨道的内齿圈固定在起升卷筒上。这就是差动行星减速器的构造。行星系确定为某一合适参数后，卷筒转速就取决于两台电机的转速和转向，同向快速，反向慢速。如果是单速电机，每台电机则有正转、反转和停止三种状态与另一台电机相配，因此速度档位很多。如果用多速电机，速度档位就更多了，这就是差动调速原理。电机可用鼠笼或变频与鼠笼相结合，较小吨位用鼠笼，大吨位用变频与鼠笼相结合。这种方式调速比大，完全能满足重载低速、轻载高速的要求，而且可靠性高，特别适合于大吨位起升机构。 但差动行星减速器结构复杂，一般要非标设计与生产，加上双电机，成本较高，控制复杂。主机生产厂家采用的不多。 1.5 变频调速【变频器】 桥式起重机控制系统 台湾国家科技大学，汽车工程专业，郑芳华和杨枯昂设计 摘要：基于定位精度高，小摆角，运输时间短，高安全的要求，设计一桥式起重机控制系统。由于吊车系统符合负载晃动动力学，这是非常难以操纵的方式，因此，本文提出了一种非线性控制的自适应机制，即龙门起重机位置跟踪系统来控制摇摆角的稳定，以确保整体闭环系统的稳定性。通过所设计的控制器，将驱动位置误差减小为零，而摆角迅速衰减使挥杆稳定。整个系统的稳定性证明是根据Lyapunov的稳定性理论，并通过计算机模拟证明了所用控制器的可行性。 ⑥2006年埃尔塞维尔有限公司保留所有权利。 关键词：非线性自适应控制最小相位; Lyapunov稳定性;运动控制 1．简介 由于成本低，易组装和维修少等原因，许多工业应用的吊车系统已被广泛的用于材料运输。所以设计一个满足定位精度高，小摆角，运输时间短，高安全的桥式起重机控制系统成为了控制技术领域的一个有趣的问题。吊车运动是相对欠驱动的摇摆运动，是一种非常难以操作自动方式。一般来说，人的司机往往通过自动防摇系统的协助下，并参与了桥式起重机系统的运作，由此产生的性能和安全等方面的不足，很大程度上取决于他们的经验和能力。基于这个原因，激发了许多人对桥式起重机自动控制系统设计的兴趣。众所周知，缺乏实际控制输入会导致严重的非线性运动和摇摆运动，同时带来了大幅摇摆振荡，尤其是在起重和到达的阶段。这些不良现象也使传统的控制方式不能达到目标，因此，架空吊车系统属于不完整的控制系统类别，只允许数量有限的输入量来控制多个输出。在这种情况下，无法控制的振荡，可能会导致严重的稳定性和安全性的缺乏，并强烈制约着运作效率。此外，起重机系统可能会遇到不同加载条件下参数变化范围的影响。因此，一个强大的和微妙的控制器，它能够减少这些不利的摇摆和不确定性，不仅提高了效率和安全性，也使该系统更适用于其他工程范围。 在文献[1]中提出的非线性控制器是通过Lyapunov的方法和滑动面控制技术改进后的方案，可以实现车位置控制。然而，没有考虑到摆角的动态稳定性。在文献[2]中提出的是利用比例微分（PD）控制器设计的渐近调节系统，可控制桥式起重机在自然阻尼振荡时的位置。在文献[3]中提出的一种模糊逻辑的滑模控制控制系统，是桥式吊车系统的发展方向。在文献[4]中，利用了非线性耦合控制法来稳定摆角，并使用拉萨尔不变性定理来完成三自由度桥式吊车系统的动作。但是，系统参数必须是预先知道的。在文献[5]中，伯格等人通过调节变量变换的方法设计的起重机系统。在文献[6]中，作者使用了一个自适应反馈线性化方法来使系统稳定。在文献[7]中提出的是一个利用机械系统的被动属性用来 变频器在起重机控制系 统中的应用 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N] 变频器在起重机控制系统中的应用 随着工业生产对起重机调速性能要求的不断提高，常用传统的起重机调速方法如：绕线转子异步电动机转子串电阻调速、晶闸管定子调压调速和串级调速等共同的缺点是绕线转子异步电动机有集电环和电刷，它们要求定期维护，由集电环和电刷引起的故障较为常见，再加上大量继电器、接触器的使用，致使现场维护量较大，调速系统的故障率较高，而且调速系统的综合技术指标较差，已不能满足工业生产的特殊要求。本文则主要介绍现代交流变频器应用于现代起重机的若干知识与问题。 现代交流变频调速技术已在工业界中得到广泛应用，它为交流异步电动机驱动的起重机大范围、高质量地调速提供了全新的方案。它具有高性能的调速指标，可以使用结构简单、工作可靠、维护方便的鼠笼异步电动机，并且高效、节能，其外围控制线路简单，维护工作量小，保护监测功能完善，运行可靠性较传统的交流调速系统有较大的提高。所以，采用交流变频调速是起重机交流调速技术发展的主流。 1、一般交流变频器的优点 变频调速技术应用于起重机后，与市场上大量使用的传统的绕线异步电动机转子串电阻调速系统相比，可带来以下显着经济效益和安全可靠性：（1）机械制动器在电动机低速时动作，主钩以及大、小车的制动由电气制动完成，所以机械制动器的制动片寿命大为延长，维护保养费用下降。 （2）采用交流变频调速技术的起重机由于变频器驱动的电动机机械特性硬，具有精确定位的优点，不会出现传统起重机负载变化时电动机转速也随之变化的现象，可以提高装卸作业的生产率。 （3）变频起重机运行平稳，起、制动平缓，运行中加、减速时整机振动和冲击明显减小，安全性提高，并且延长了起重机机械部分的寿命。 （4）交流变频调速系统属高效率调速系统，运行效率高，发热损耗小，因此比老式调速系统大量节电。 （5）采用结构简单、可靠性高的鼠笼异步电动机取代绕线转子异步电动机，避免了因集电环、电刷磨损或腐蚀引起接触不良而造成电动机损坏或不能起动的故障。 桥式起重机安装 操作技术标准 一、准备工作 1.人员准备 该项安装由6-8人完成，包括技术员1名，班长1名，电工1名，钳工2-3名，电焊工1-2名。 2.技术准备 ①熟悉技术资料（如安装施工图纸、说明书、试验交工规范等) ②安装超过50T以上的桥式起重机，要编制安装施工方案与工艺，制订安装计划。 ③进行起吊设备（方式、数量、吨位等）确认。 3.工具准备 a、常用钳工工具 b、常用电工工具 c、测量工具 d、电焊机、气割设备 e、登高设备 f、常用材料、标件 g、润滑油脂 h、油漆 i、电气标识 j、起重工具k、绳索、索具、绳扣 4.安全准备 ①进行必要的安全标识、安全围栏、安全带、安全网准备。 ②进入现场人员应准备好安全帽和劳动保护。 ③检查所使用的绳索和起重工具是否安全可靠。 5.现场准备 ①由技术员、班长、钳工、电工看现场 ②根据现场条件确定安装(包括吊装)方案 ③根据方案进行安装前准备(搭架子、搭跳板、拆除障碍、改动建筑墙体、顶棚、处理地面等)。 ④考虑现场条件选择适合的安装方法（敞开式、封闭式、梁工式）二、起重机的运输 ①根据起重机的重量选择合适的运输车辆。 ②选择合适的起重吊装设备。 ③将运输车辆支起。 ④在运输车辆上垫好枕木。 ⑤确定吊点，试吊，确认无误装车。 ⑥桥式起重机的桥架装车和运进安装现场的方向、卸车方位与起重机安装方位要一致。 ⑦用手拉葫芦和绳索将起重机桥架进行车上固定。 三、现场卸车 将设备运到安装现场，卸于安装的指定地点，以便于安装时一次吊装到位。 四、现场安全 1.做好安全标识，拉好安全围栏，防护安全网，设置好登高工 具。 2.设置必要的拴安全带的安全钢丝绳。 3.戴好安全帽，穿戴好劳动保护。 目录 文摘 第一章绪论 1.1概述 1.2门式起重机电气传动系统方案与原理 1.2.1门式起重机负载特点 1.2.2转子电路串电阻调速 1.2.3晶闸管定子调压调速 1.2.4直流调速系统 1.2.5交流调速系统 1.3门式起重机的控制系统方案 1.3.1 PLC控制系统 1.3.2起重机监控系统 1.4本课题的工作和意义 1.5本章小节 第二章钢厂200吨龙门起重机电控系统简述 2.1 200吨门式起重机的构造 2.2电控系统简述 2.2.1系统功能 2.2.2起重机动作机械联锁保护 2.2.3起重机变频电动机的选择 2.2.4其他配置 2.3本章小结 第三章起重机变频调速传动系统 3.1变频器的技术概要 3.1.1变频调速的原理 3.1.2变频器 3.1.3异步机的标量控制 3.1.4异步机的矢量控制 3.2起重机的变频调速系统 3.2.1起重机电机的选用原则 3.2.2起重机变频器的选用原则 3.3钢厂200吨龙门起重机传动系统方案 3.3.1变频方案选择 3.3.2系统组成及特点 3.4西门子工程型变频器SIMOVERT MASTERDRIVES 3. 4.1功率部分的计算 3.4.2多电机传动 3.4.3整流/回馈单元 3.4.4 AFE整流/回馈单元 3.4.5各种制动方案的比较 3.4.6西门子工程型变频器技术特性 3.4.7软件功能 3.4.8通讯卡 3.4.9系统元件 3.5钢厂200吨门式起重机变频器选型3.6本章小结 第四章起重机PLC网络控制系统 4.1PLC及其网络概述 4.1.1 PLC 4.1.2 PLC网络 4.2钢厂200吨门式起重机自控系统方案4.2.1自控系统方案原理图 4.2.2系统说明 4.3西门子PLC S7-300功能概述 4.3.1 S7-300系统功能 4.3.2钢厂200吨龙门起重机PLC模块4.3.3 STEP 7编程语言 4.3.4全集成的解决方案 4.4 PROFIBUS现场总线技术 4.4.1 PROFIBUS现场总线简述 4.4.2 PROFIBUS的组成 4.4.3 PROFIBUS的存取介质 4.4.4 PROFIBUS的介质存取控制 4.4.5 PROFIBUS的介质存取协议 4.5 SCADA/HMI系统 4.6本章小结 第五章起重机系统功能的实现 5.1起升机构的抱闸控制 5.1.1工艺要求 5.1.2控制功能的实现 5.2大车行走纠偏控制 5.2.1工艺要求 5.2.2控制功能的实现 5.3起升机构自动同步 5.3.1工艺要求 5.3.2控制功能的实现 5.4起重机管理系统 5.5本章小结 结论 参考文献 第七节起重机的电气控制 起重机是专门用来起吊和短距离搬移重物的一种生产机械，通常也称为吊车、行车或天车。按其结构及运动形式的不同，可分为桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、旋转起重机及缆索起重机等。其中以桥式起重机的应用最为广泛并具有一定的代表性。 一、桥式起重机的主要结构及运动形式 桥式起重机由桥架（双称大车），装有提升机构的小车、大车运行机构及操纵室等几部分组成。 1-驾驶室 2-辅助滑线架 3-交流磁力控制盘 4-电阻箱 5-起重小车 6-大车拖动电动机 7-端梁 8-主滑线 9-主梁桥架是桥式起重机的基本构件，它由主梁、端梁、走台等几部分组成。主梁跨架在车间上空，其两端联有端梁，主梁外侧装有走台并设有安全栏杆。桥架的一头装有大车移行机构、电气箱、起吊机构和小车运行轨道以及辅助滑线架。桥架一头装有驾驶室，另一头装有引入电源的主滑线。 大车移行机构是由驱动电动机、制动器、传动轴、减速器和车轮等几部分组成。其驱动方式有集中低速驱动、集中高速驱动和分别驱动方式三种： 集中低速驱动是由一台电动机通过减速器同时带动两个主动轮，使传动轴的转速低于电动机轴的转速，与车轮的转速相同，一般是50～100r/min。 集中高速驱动是由电动机通过制动轮直接与联轴节、传动轴联接，再通过减速器与车轮联接。这样，运行机构的传动轴的转速与电动机的转速相同，一般是700～1500r/min。 分别驱动是由两套独立的无机械联系的运行机构组成。每套运行机构由电动机通过制动轮、联轴节、减速器与大车车轮联接，省去了中间传动轴。但分别驱动的运行机构是用两台同样型号的电动机，用同一控制器控制。 分别驱动与集中驱动相比，自重较轻，安装和维护方便，实践证明使用效果良好。目前我国生产的桥式起重机大部分采用分别驱动方式。 小车运行机构由小车架、小车移行机构和提升机构组成。小车架由钢板焊成，其上装 起重机械安全技术监察规程－桥式起重机 第一章总则 第一条 为了保证桥式起重机的安全运行，保障人民群众生命和财产安全，促进经济发展，根据《特种设备安全监察条例》、《起重机械安全监察规定》等有关规定，制定本规程。 第二条 本规程适用于《特种设备安全监察条例》规定范围内的起重机械中的桥式起重机（以下简称起重机）的设计、制造、安装、改造、维修、使用和检验检测。 本规程适用的起重机，包括通用桥式起重机、电站桥式起重机、防爆桥式起重机、绝缘桥式起重机、冶金桥式起重机、架桥机、电动单梁起重机、电动单梁悬挂起重机、电动葫芦桥式起重机和防爆梁式起重机等。 第三条 本规程规定了起重机安全技术的基本要求，在中国境内生产、使用的起重机，必须符合本规程的要求，其中专门用于中国境外使用的起重机按照其他有关规定。 第四条 采用新材料、新技术、新工艺以及有特殊使用要求的起重机，不符合本规程要求时，相关单位应当将相关的研究、试验等依据、数据、结果及其检验检测报告等技术资料报国家质量监督检验检疫总局（以下简称国家质检总局），由国家质检总局委托国家质检总局特种设备安全技术委员会组织技术评审。技术评审的结果经过国家质检总局批准后，方可进行试制、试用。 第二章一般要求 第五条 起重机的设计必须符合安全、可靠和使用场所、环境（包括界限尺寸）的要求。 第六条 吊运熔融金属的起重机，其额定起重量75t以上（含75t），除符合本规程外，还必须符合JB/T7688.15-1999《冶金起重机技术条件 铸造起重机》相关要求。 以电动葫芦作起升机构，吊运熔融金属的起重机还应当符合以下要求： (一)额定起重量不得大于10t； (二)电动葫芦的工作级别不小于M6级。 PLC控制变频器在桥式起重机中的应用 传统桥式起重机的电力拖动系统采用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―接触器控制，这种控制系统的主要缺点有： 1.1 桥式起重机工作环境恶劣，工作任务重，电动机以及所串电阻烧损和断裂故障时有发生。 1.2 继电―接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高。 1.3 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。 随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展，电气传动和自动控制领域也日新月异。其中，具有代表性的交流变频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拖动系统中的应用提供了有利条件。 2、系统硬件构成 PLC控制的桥式起重机变频调速系统框图如图1所示 桥式起重机大车、小车、主钩，副钩电动机都需独立运行，大车为两台电动机同时拖动，所以整个系统有5台电动机，4台变频器传动，并由4台PLC分别加以控制。 2.1 可编程控制器：完成系统逻辑控制部分 控制电动机的正、反转、调速等控制信号进入PLC，PLC经处理后，向变频器发出起停、调速等信号，使电动机工作，是系统的核心。 2.2 变频器：为电动机提供可变频率的电源，实现电动机的调速。 2.3 制动电阻：起重机放下重物时，由于重力加速度的原因电动机将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到变频器直流电路中，使直流电压不断上升，甚至达到危险的地步。因此，必须将再生到直流电路里的能量消耗掉，使直流电压保持在允许范围内。制动电阻就是用来消耗这部分能量的。 桥式起重机大车、小车、副钩、主钩电动机工作由各自的PLC控制，大车、小车、副钩、主钩电动机都运行在电动状态，控制过程基本相似，变频器与 PLC之间控制关系在硬件组成以及软件的实现基本相同，而主钩电动机运行状态处于电动、倒拉反接或再生制动状态，变频器与PLC之间控制关系在硬件组成以及软件的实现稍有区别。控制小车电动机的变频器与PLC控制原理图如图2所示。 变频器在起重机系统中的运用参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月 变频器在起重机系统中的运用参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 一、概述 随着我国建筑业的不断发展，建筑施工机械化水平的 不断提高，对塔机的制造质量和整机技术水平的要求也越 来越高。塔机的各个传动机构所采用的方式、控制系统的 技术水平、用户的可操作性和可维护性基本上就体现了整 个塔机的技术水平和档次。而在这几个机构中，最为重要 也是最具有技术代表性的是起升机构，它控制功率最大、 调速范围最宽、出故障后的维修难度也最大。而且该系统 在变速过程所产生的机械冲击的大小将直接影响塔机结构 件的疲劳损伤程度。 为了改进其性能，国内各主机生产商在起升机构的调速控制技术上已花了许多工夫，得到了长足的进步。从整体上看，绝大多数采用的是传统的单电机传动，以带涡流制动器的绕线式电机和多极电机调速的方案为主。这些传统的调速方案，要想达到较宽的调速范围，其途径不外乎设计制造大功率、宽调速范围的非标电机，如：采用带涡流制动器的多极绕线式电机或制作大极差的多速电机等。由于塔机起升机构所需要的较高调速要求不但给电机生产厂商带来了较多的质量控制难题，而且也增加了控制回路和电机的制造成本，降低了系统可靠性。更有甚者，随着用户对塔机的起吊能力要求越来越大，传统控制方式已经越来越感觉到力不从心，不论是上述技术的可实现性，其制造成本以及使用性能等方面也存在一些问题。所以，我们不得不寻求更理想的新的调速控制技术。 起重机的电气控制系统 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT- 起重机的电气控制系统 一、概述 起重机钢结构负责载荷支承；起重机机构负责动作运转；起重机机构动作的起动、运转、换向和停止等均由电气或液压控制系统来完成，为了起重机运转动作能平稳、准确、安全可靠是离不开电气有效的传动、控制与保护。 二、起重机电气传动 起重机对电气传动的要求有：调速、平稳或快速起制动、纠偏、同步保持、机构间的动作协调、吊重止摆等。其中调速常作为重要要求。一般起重机的调速性能是较差的，当需要准确停车时，司机只能采取“点车”的操纵方法，如果“点车”次数很多，不但增加了司机的劳动强度，而且由于电器接电次数和电动机起动次数增加，而使电器、电动机工作年限大为缩短，事故增多，维修量增大。 有的起重机对准确停车要求较高，必须实行调速才能满足停准要求。有的起重机要采用程序控制、数控、遥控等，这些技术的应用，往往必须在实现了调速要求后，才有可能。由于起重机调速绝大多数需在运行过程中进行，而且变化次数较多，故机械变速一般不太合适，大多数需采用电气调速。 电气调速分为两大类：直流调速和交流调速。 直流调速有以下三种方案： 固定电压供电的直流串激电动机，改变外串电阻和接法的直流调速； 可控电压供电的直流发电机——电动机的直流调速； 可控电压供电的晶闸管供电——直流电动机系统的直流调速。 直流调速具有过载能力大、调速比大、起制动性能好、适合频繁的起制动、事故率低等优点。缺点是系统结构复杂、价格昂贵、需要直流电源等。 交流调速分为三大类：变频、变极、变转差率。 变频调速技术目前已大量地应用到起重机的无级调速作业当中，电子变压变频 调速系统的主体——变频器已有系列产品供货。 变极调速目前主要应用在葫芦式起重机的鼠笼型双绕组变极电动机上，采用改 变电机极对数来实现调速。 变转差率调速方式较多，如改变绕线异步电动机外串电阻法、转子晶闸管脉冲 调速法等。 除了上述调速以外还有双电机调速、液力推动器调速、动力制动调速、转子脉冲调速、蜗流制动器调速、定子调压调速等等。 三、起重机的自动控制 （一）可编程控制器 程序控制装置一般由电子数字控制系统组成，其程序自动控制功能主要由可编程控制器来实现。 （二）自动定位装置 起重机的自动定位一般是根据被控对象的使用环境、精度要求来确定装置的结构形式。自动定位装置通常使用各种检测元件与继电接触器或可编程序控制器，相互配合达到 f21 基于PLC控制的桥式起重机电气设计(图文) 桥式起重机是生产企业广泛应用的生产工具之一。传统的电气控制系统接线复杂。介绍一种采用SIMENSS7-200型PLC控制的起重机电控系统。智能化程度较高。 关键词：PLC，起重机，控制系统，HMI，智能化 1.引言 桥式起重机是生产企业广泛应用的生产工具之一，传统的电气控制系统接线复杂，故障率高，难以维护。本文结合生产实际的，介绍一种采用SIMENS S7-200型PLC控制的起重机电控系统，其控制线路简单，安全可靠，智能化程度较高，能够有效地提高生产效率。 2 总体设计方案 一个完整的基于PLC控制的桥式起重机电气系统，主要由六大模块组成[1]，分别为：1）配电保护模块2）主起升机构模块3）副起升机构模块4）大车运行机构模块5）小车运行机构模块6）PLC 控制模块。通过联动台上的主令控制器、按钮等手动控制装置，把信号传递给PLC的输入模块，CPU内的程序对这些信号进行处理，再由输出模块输出控制信号控制中间继电器、指示灯、报警器、显示装置等。中间继电器带动大的接触器，进一步控制起重机各机构电机的启动、停止及运行。免费论文。各种保护信号如限位开关、过流继电器、门开关、超载限制器等也将信号反馈到PLC的输入模块，起到安全保护的作用。免费论文。系统总图见图1。 2.1 控制系统安全保护 （1）安全门开关联锁保护：在门开关没关的情况下，总接触器不能吸合，在总接触器吸合的情况下，打开门开关，总接触器断开。 （2）超载保护：当起重量达到额定起重量的95%时，开始报警，达到额定起重量的105%，报警并输出停止信号，此时，起升机构只能下降，不能上升。 （3）断相、相序保护：通过断相相序保护器来实现。 （4）各机构限位保护：包括主副起升、下降限位；大车左行、右行限位；小车前行、后行限位，到达限位时，切断对应方向电源，此时，该机构只能向相反方面运行。 （5）设置急停开关，在出现紧急事故的情况下，切断总电源。急停开关一般为红色蘑菇头非自复位型。 （6）设置零位保护，各机构控制器只有在零位的情况下，总接触器才能吸合，防止在停电后，主令没回零的情况，各机构自行运行，带来危险。 （7）设置热继电器，当电机通过的电流超过 电动机的额定电流，电机温度过热时，其相应的热继电器工作，断开主回路，起到保护电机的作用。 （8）设置电铃或报警装置，在出现故障时，可进行报警。在起重机动作之前应该报警，必须在响铃后方可操作大车运行机构。 2.2输入输出信号设计 通过用户对桥机控制档位及安全的要求，需要以下控制信号： 主副钩起升、下降信号、2档、3档、4档，小车和大车的前、后、左、右方向信号及2档、3档、4档；主副起升限位、大小车限位；热继电器信号、超载信号、变频器故障信号；安全门开关，启动、停止、急停、照明、电铃、变频器复位信号；初步确定所有的手动输入信号和反馈信号总共48个，对应的输出有31个。 3 PLC的内部逻辑运算原理与梯形图的绘制 3.1 PLC的扫描执行原理双梁桥式起重机技术协议书范本
变频器在起重机中的作用
桥式起重机控制系统
变频器在起重机控制系统中的应用精编版
桥式起重机操作技术标准
PLC控制的龙门起重机变频调速系统_secret
起重机的电气控制
起重机械安全技术监察规程——桥式起重机
桥式起重机PLC控制系统
变频器在起重机系统中的运用参考文本
起重机的电气控制系统
基于PLC控制的桥式起重机电气设计(图文)