PLC控制的龙门起重机变频调速系统_secret
浅谈起重机的PLC变频调速系统应用
浅谈起重机的PLC变频调速系统应用摘要:起重机是工业生产中不可或缺的机械设备之一,它有着无可取代的地位。
在整个起重机上,起升机构是其最重要的组成部分,该机构的调速性能对起重机的工作性能有着直接影响。
以往传统的起重机多采用的是调速控制系统,这种系统存在可靠性低、工作效率不高等缺点,从而使起重机的整体工作性能受到了极大的制约。
为了有效地提高起重机的工作效率和可靠性,可将PLC变频调速系统应用到起重机上。
基于此点,本文就起重机的PLC变频调速系统应用进行浅谈。
关键词:起重机PLC 变频调速系统1 PLC及变频调速系统的具体特点1.1 PLC的特点PLC即可编程控制器,从广义的角度上讲,它也属于一种计算机系统。
下面简要介绍一下PLC的各部分功能及特点。
(1)微处理器。
这是PLC的主要组成部件之一,也可以说是整个系统的核心,正是因为这一部件,才使PLC具备了编程和数据处理能力。
在PLC的每一个循环当中,微处理器能够对故障进行自动诊断,并且还能够完成系统管理等工作。
(2)存储器。
虽然CPU模板本身具有一定的内存,但对于用户来讲,这部分内存的容量是远远不够的,因此,PLC都具备存储器可扩展功能。
(3)I/O接口。
目前,PLC常用的I/O接口主要有数字接口、模拟量接口、扩展接口以及智能I/O接口等。
无论是哪一种接口其主要作用都是信号传输和通讯,并以此来实现控制功能。
(4)编程器。
它最主要的作用就是为用户提供输入和调试应用程序之用。
常见的编程器有两种,一种是带有显示器的,另一种则是简易的。
1.2 变频调速系统的特点由于变频调速系统所采用的核心技术为计算机和电力电子技术,故此其具有如下优点:(1)无论系统处于高速还是低速运转的状态下,它的转差功率都能够始终保持不变,从而使其工作效率更高。
(2)由于变频器采用的是无任何触点的电力电子元器件,从而有效地节省了继电保护器和接触器,也使外部的接线得以简化,控制设备的体积也进一步缩小。
PLC控制的变频调速系统在龙门起重机的应用
PLC控制的变频调速系统在龙门起重机的应用目录文摘 (3)英文文摘 (4)第一章绪论 (6)第二章起重机电控系统简述 (14)第三章起重机变频调速系统 (21)第四章起重机PLC网络系统 (51)第五章起重机系统功能的实现 (72)结论 (75)参考文献 (75)摘要本文介绍了PLC控制的变频调速技术在门式起重机拖动系统中的应用，详细介绍了PLC控制的变频调速系统的硬件构成，以及系统软件的实现。
传统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，继电一接触器控制，这种控制系统的主要缺点是:I、起重机工作环境恶劣，工作任务中，电动机及所串电阻烧损及断裂故障时有发生。
2、继电一接触器控制可靠性差，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。
近年来，随着计算机技术和电力电子技术的迅速发展，PLC控制的变频调速技术开始应用在起重机的电力拖动系统。
广州文冲船厂的200吨门式起重机是大型起重的关键设备，电气设计立足于安全，可靠，技术先进，性能价格比合理，维修方便。
因此采用PLC控制的变频调速技术是门式起重机各项技术性能的主要保证。
本拖动系统是多电机传动系统，因此采用技术先进的直流母线方案。
逆变器采用SIEMENS工程型矢量控制变频器6SE70,整流I回馈单元提供直流母线电压并且将四象限运行的电动机再生能量回馈给电网。
控制系统采用PLC及现场总线技术，通过人机界面完成整个起重机的监控，在线诊断和数据管理。
本文着重对系统的硬件构成进行了比较分析，介绍了直流母线变频传动系统，PLC及现场总线技术。
并就起重机的应用，提出了变频器选用及验算公式，以及整个系统控制功能实现的一种方法。
实际结果证明该系统运行良好，基本达到用户要求。
关键字:变频调速:PLC;现场总线ABSTRACTThe practical use of PLC controlled converter technology in Gantry Cranes has been introduced in this thesis, and fully introduced the control system configure and commissioning.The traditional Gantry Crane's electrical drive system adopt AC wire rotator motor in series with resistance in order to start and conduct speed control. Control system used relay has the following disadvantages:The working environment is tough, during the working process, the motor and resistanceOf ten are easily burnt and broken.The reliability of the relay control is very weak, and the operation is very complex, the frequency of breaking is very highControl speed through rotator in series with resistance is soft mechanically. The speed changes when the load changes, speed control is not idealRecently ,with the quickly developing of the IT and Power electronic technology, PLC controlled converter technology start using in the drive system in Gantry Cranes. 2ooT Gantry Cranes of Guangzhou WenChong Ship Yard is the big and keyequipment.Electrical design is the foundation of safety, reliability and advanced technology and reasonable pricing, and convenient maintenance. So it is the assurance of the function whether if the PLC controlled converter technology.The driving system use multi motor drive system. Therefore the advanced DCB us has been used. Inverter select Simens master drive 6SE70, Rectifier/Regenerate unit offer DC voltage and renewed energy will return to power. The control system use PLC and Profi-Bus technology through HMI in order to accomplish the monitor to the whole cranes, online diagnosis, and database management.In this thesis, the system configure has been analyzed and compared as well as DCBus converter system, PLC andProfi-Bus.It has been proved that the system has been run well, and also meet the request of our customers.Key words: Converter; PLC; FieldBus。
PLC控制变频调速起重机电气控制
第一章绪论桥式起重机（天车）是一种用来起吊、放下和搬运重物并使重物在一定距离内水平移动的起重.搬运设备，在生产过程中有着重要的应用。
随着社会经济和科技的发展，在一些重要的场合对起重机的性能、精度有了更高的要求，而现阶段大部分桥式起重机仍采用继电器——接触器控制和转子串电阻调速，因而不能很好满足企业的需求且存在以下缺点：A、拖动电机容量较大、启动时电流对电网冲击大，电能浪费严重。
B、起重机升降、小车、大车启动、停止速度过快，而且都是惯性负载机械冲击也较大，机械设备使用寿命将缩短，操作人员的安全系数较差，设备运行可靠性较底。
C、由于电动机一直在额定转矩下工作，而每次升降的负载是变化的，因此容易造成比较大的电能浪费。
D、在起重机起升的瞬间，升降电动机有时会受力不均匀，易过载，直接造成电机损坏或者钢丝绳断裂。
E、设备故障比较高，维修工作量比较大。
针对上述技术存在的不足，而PLC和变频器的应用将能很好解决以上问题且能满足对起重机精度.可靠性的要求，因而以可编程序控制取代继电器----接触器控制，变频调速取代转子串电阻调速，进而实现了起重机的半自动化控制。
第二章采用PLC控制和变频调速的优点2.1 PLC的优点可编程序控制器简称PLC，是以计算机技术为核心的通用自动控制装置，近年来在工业生产中的到了广泛的应用，被誉为当代工业自动化的主要支柱之一，具有以下特点：（1）编程方法简单易学（2）功能强，性能价格比高（3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强（4）无触电免配线，可靠性高，抗干扰能力强（5）系统的设计、安装、调试工作量少（6）维修方便，工作量少（7）体积小，能耗低2.2 变频调速的优点变频器技术是工业企业和家用电器中普遍使用的一种新技术，也是高科技技术领域的综合技术。
目前中小型低压变频器已经非常普及和成熟，大功率的中压变频器也正在被人们关注和逐步使用。
变频器除了有卓越的无级调速性能外，还有显著的节电和环保作用，是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。
PLC-变频器在起重机电控系统中的应用
PLC-变频器在起重机电控系统中的应用起重行业采用PLC-变频器调速在近几年逐渐得到推广和普及，尤其在大型起重设备上，用PLC程序控制取代传统的继电-接触器控制;用变频调速取代绕线电机转子串电阻调速;用变频电动机或异步电动机取代绕线电机，再配合先进的现场总线技术和人机界面系统，提高了设备控制精度和稳定性，降低了故障率，且节能效果显著，易于检修维护，成为提高企业生产效率的好途径。
控制方案:某重型机械制造大件分厂，承担着所有大件设备装配、定位、对接等任务，对起重机性能要求很高，所用一台QD250/50t桥式起重机采用了siemens S7-400 PLC、ABB变频器、触摸屏等高性能配置，应用了先进的Profibus现场总线技术、带编码器反馈的直接转距控制方式、及先进的人机界面系统。
桥式起重机分为主钩、副钩、大车、小车等四部分.因主起升机构在起重机应用上最为典型，控制也最为复杂，故本章以主起升为例详细介绍其控制方式。
1、PLC整个系统以S7-400 PLC作为电控核心，主要有电源模块、CPU、输入输出模块及接口模块等组成。
输入模块采集由限位开关、热敏电阻、变频器故障反馈等设备的信号状态;接收主令控制器、按钮开关发出的控制指令，集中在CPU中进行运算，并将程序运算结果通过输出模块和Profibus现场总线传送给接触器和变频器等执行设备，从而驱动电动机、液压抱闸、冷却风机等完成各种生产任务。
2、Profibus串行通讯现场总线系统Profibus是一种开放式串行通讯标准，该标准可以实现数据在各类自动化元件之间互相交换。
在本系统中以S7-400作为主站，以各机构变频器作为从站，通过DP接口模块和RS485屏蔽双绞线进行数据快速实时交换。
设置变频器通讯参数：98.02=fieldbus 激活通迅模块51.01= Profibus-DP 选择现场总线类型51.02=3 设置主升变频器站地址51.03=1500 选择通迅传输速率为1.5Mbit/s51.04=PPO4 选择数据传输类型4(6个过程数据为一个标准块)作为主站的PLC中央处理器从从站读取各种输入状态信息，即从变频器读出主升状态字和实际值，包括变频器准备好、上电应答、运行、转矩验证OK、变频器故障、电动机实际转速等信息;并将各种输出信息写入从站，即将控制字和速度给定写入变频器。
基于PLC的门座起重机变频调速系统设计
１ 系统整体设计 ４ ５ ｋ Ｗ。起升机构选用 的变频器 为 ２台型号为 Ｇ ７ Ａ ４ １ ３ ２的变频器 ， 采用变频调速和可编程逻辑控制技术控制门座起重机各系统 ， 最大适用 电机容量 为 １ ３ ２ ｋ Ｗ。变幅和起升机构 均采用矢量控 制方 ～台变频器控制一 台电动机 。 旋转 和行走机构的电动机 ， 由于数 不仅可 以明显提高 门座起 重机的安全性 、 可靠性 ， 而 且可 以提高 装 式 ， 卸效率 ， 减少能源的消耗 ， 降低维修 费用 和劳动强度 ， 满足其工况及 量较 多 ， 而且 是平移机构 ， 对转矩要求 不高 ， 通常采用 ｖ ， ｆ 方式进 行 作 业需要 。本文针对港 口起 重机 中的 门座起重 机原有调 速系统 陈 控制 。这种 方式 可以采用一 台变频器带动多台电动机 。所以旋转和 旧、 故 障率 高 、 耗能大 等缺点 ， 设 计了基于可编程逻 辑控制器 （ Ｐ Ｌ Ｃ） 行走机构选用 的变频器 各为 １ 台型号为 Ｇ ７ Ａ ４ ０ ４ ５的变频器 ，最 大 的 门座起重 机变频调速 系统 ， 它不仅 可以提高 电机 的效率 ， 提高起 适用 电机容量为 ４ ５ ｋ Ｗ， 其中旋转 机构一 台变频器控制两 台电动机 ， 重机稳定性 ， 还可以降低起重机能耗 ， 延 长使 用寿命 。 行走机构一台变频器 控制 四台电动机 。 ２系 统硬 件选 型 ２ ． ３ Ｐ Ｌ Ｃ选 型 ２ ． １ 电动 机 选 型 可编程逻辑控制器是 以微处理器 为基础 ，综合 了计算 机技术 、 港 口机械 中 ， 除长期 负载的电动机 ， 如输送机 ， 泵类用 Ｙ系列 电 半导体集成技 术 、 自动控制技术 、 数字技术 和通信 网络技 术发展起 动机外 ， 其余全 部采用起重 、 冶金系列 电动机 。门座起重机 的起升 、 来的一种通用 工业 自动控制装 置 ，具有高 可靠性 、 Ｉ ／ Ｏ接 口模块丰 变 幅电动机 由于要求 比较高 ， 应选用变频专 用的笼型转子异步电动 富 、 安装简单 、 维 护方便 、 体积小 、 重量轻和能耗小等优点 。 其 主要功 能包括条件 控制 功能 、 定时功能 、 步进控制功能 、 数据处理功 能 、 Ａ ／ Ｄ 机。 变频 电动机与普通的异步 电动机相 比， 除了内部结构方面有所 与 Ｄ ／ Ａ转换功能 、 运动控制 功能 、 过程控制功能 、 扩展功能 、 远程 Ｉ ／ Ｏ 不 同外 ， 还对绝缘有较高 的要求 。 目前港 口使用 的变 频系统内部都 功能 、 通信联网功能和监控等功能 。 采用交 一直 一交 电压 型。当国内用户采用 ３ ８ ０ Ｖ级供 电时 ， 直 流母 本 系统 选用三菱公 司的 Ｆ Ｘ ２ Ｎ 一 ４ ８ Ｍ Ｒ Ｐ Ｌ Ｃ作 为下位机 ， 该型号 线端的 电压约为 ５ ０ ０ ６ ０ ０ Ｖ， 当能量从电动机 回馈到直流母线时 ， 最 Ｐ Ｌ Ｃ不仅拥有满足特定需求 的功能模块 ， 而且每个基本单元都可 以 高 电压 允许达到 ８ ０ ０ Ｖ。 电动机的电压是通过变频器 内部的 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ模 扩展至 ２ ５ ６ Ｉ ／ Ｏ， 另外 ， 它的运行速度 也是极快 的。 与三菱其他系列的 块 经过 Ｐ ＷＭ调制 成正弦波后传送 的，故 电压的波形是 由许多高频 Ｐ Ｌ Ｃ相 比它是高速度 、 高性 能、 小型化的最好选择 。 ， 脉冲波组成 。这些脉 冲的最高峰值 约达 到近 １ ０ ０ ０ — １ ２ ０ ０ Ｖ， 因此 ， 要 ３ 系 统 实现 与分 析 为提高 系统 的可靠性 ，在设计过程 中加入 了多种 保护措施 ， 如 求变频 电动机有较高 的绝缘等级 ， 一般不能用普通 电动机代替 。 增加输 出模块 （ 端 口） 的资源冗余 ， 为 防止 因外 电路短路 等原 因造 成 变频 电动机 由 Ｐ ＷＭ 潺制电压 波进行传 动， 在不 加输 出滤波器 的系统 中存在较 多的高次谐波 ，这些谐波对 电动机 的工 作非常有 输 出端 口的损坏 ， 在其输 出口设置 了短路保护装置 ， 增加 了联锁 、 互 害， 会导致 电动机发热等 。 因此要求变频 电动机有较好 的冷却风道。 锁功能 的软 、 硬件设置等 。 同时 ， 由于变频 电动机 允许工作于低频状 态及零速状 态 ， 此时 电动 本设计采用的可编程控制器 为欧姆龙 Ｃ ２ ０ ０ Ｈ Ｅ系列控制器。硬 机 内的风道又无法起到交换热量 的功能 ， 因此大功率变频 电动机必 件组 成包 括 ６块 １ ６位输 人 的输入模 块 ； ４块 １ ６位 输 出的输 出模 块； 一个 Ｃ Ｐ Ｕ模块和一个电源模块 。 须配置冷却风机 。 Ｙ Ｚ Ｐ系 列起 重及 冶 金用 变 频调 速 三相 异步 电动机 是 在 Ｙ Ｚ、 改造后 的变频调 速系统 电动机机械特性 变硬 ， 定位精 确 ， 提 高 Ｙ Ｚ Ｒ系列冶金及起重用三相异步电动机上派生的产 品 ， 主要适用于 了装卸船效 率 ； 系统运行 ， 启、 制动平稳 ， 加、 减速 时冲击减小 ， 安全 驱动各种型式的起重机械及其他类似设备 ，具有宽广 的调速范 围、 性提高 ， 延长 了机械的使用寿命 ； 电气制 动由变频 器实现 ， 降低能耗 较大 的过载能力和较高的机械强度 。因此 ， 它特别适用于那些短时 的也减少 了维护量 ； 机 械制动在 电机 速度接近零速 时投入 ， 机械刹 或断续运行 ， 频 繁地起动 、 制动 、 有 时过负荷 及显著振动与冲击 的设 车 的制 动片寿命 大大延长 ； 减少 了大量交流接触器 ， 实现 了无级调 速； 结合 Ｐ Ｌ Ｃ及变频器 自身的保护 、 检测 、 故 障报警等强大 的功 能 ， 备， 所 以本设计选用 了此 系列 的电动机 。 ２ ． ２ 变频 器选 型 提高了电控 系统 的稳定性 。 改造后的变频调速系统 的清理维护工作 节 省了维护成本 ， 比较彻底 地改变 了转子 串电阻调速 由于控 变频器 的输 出功率和 电流选 择必须 等于或大 于被驱动异 步电 减 少 ， 机 的功 率 和 电流 。 由 于 变 频 器 的 过 载 能 力 没 有 电 机 过 载 能 力 强 ， 一 制方式 上的缺 陷 ， 引发故障率高 ， 能耗高的技术难题 。 旦 电机 有过载 ， 损 坏的首先 是变频器 （ 如果 变频器 的保 护功能不 完 参 考 文 献 善） ； 又如果设备上 已选用 的电机 功率 大于实际机械负载 功率 ， 但是 ［ １ １ 岳庆 来． 变频 器可编程 控制器及触摸屏 综合 应用技术【 Ｍ］ ． 北京： 机 ２ ０ ０ ６ ： ６ ７ — ７ ４ ． 有可能用户会 将把机械功 率调节到达到 电机 输出功率 ， 此时， 变频 械 工 业 出版 社 ． ２ 】孙 玉旺． Ｙ ａ ｓ ｋ ａ ｗ ａ Ｈ ５ 系列变频器在港 口起重机 自控 系统 中的应 器的功率选用一定 要等于或 大于电机功率 。 个别 电机额定电流值较 【 特殊 ， 不在常用标准规格附近 ， 又有的电机额定电压低 ， 额定 电流偏 用［ Ｊ ］ ． 电气传动， ２ ０ ０ ８ ， ３ ８ （ ８ ） ： ７ ５ — ８ ０ ． 大， 此时要求变频器的额定电流必须等 于或大于 电机额定电流。 本设计 的变频调速系统 的工作 环境温度为 ０—４ ０ ℃， 变频器柜 内安装 ， 配有空 调进行通 风冷却 ， 海拔 高度 在 ｌ Ｏ ０ ０ ｍ 以下 ， 电 网输 入 电压 为 ３ ８ ０ Ｖ。根据 以上变频器选用 原则 ，本 设计 选用安川公司 Ｖ ａ ｒ ｉ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ Ｇ ７系列 变频器 。 根据变频 器的输 出功率 和电流选择 必须等于 或大于被驱 动异 步 电机 的功率和 电流 ，本 设计变 幅机构 选用的变频 器为 １台安 川 Ｖ ａ ｒ ｉ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ Ｇ ７ 系列型号为 Ｇ ７ Ａ ４ ０ ４ ５的变频器 ， 最大适用 电机容 量为
凸轮控制器及PLC控制起重机械的变频调速(3)
(上接第 15 页) 电动机以第 1 挡工作频率对应速度正转起动运行。
“2”挡→增加 SA 7 闭合→X 12 动作→Y4 得电→ 继电器 KA 4 接通多段速端子 SP1→电动机以第 2 挡 速度运行。
“3”挡→SA 7、SA 8 闭合→X 12、X 13 动作→Y5 得
[ 1 ] 石秋洁主编. 变频器应用基础[M ]. 机械工业出 版社 [ 1 ] 王兵主编. 工厂电气控制技术[M ]. 中国劳动社 会保障出版社 [ 1 ] 张万忠主编. 可编程控制器应用技术[M ]. 化学 工业出版社 [ 1 ] T. V ER T ER V 2 系列变频器使用手册[Z ].
运转指令选择 P - 05= 1 由外部端子控制; P - 07 = XX 00, 不能接成三线制运行; 频率上限由 P - 31 设 定为 50H z; 三段速端子 SP1 机能设定 P - 52= 00, SP2 机能设定 P - 53= 01, SP3 机能设定 P - 54= 02; 各挡 速对应的频率设置如下:
电动机起动准备关上紧急门安全门sq1sq常开触点闭合凸轮控制器sa打到零位sa合x2动作y7常开点闭合指示灯hl1挡sa4sa闭合x3动作y1动作自锁接通ka1ka常开触头闭合变频器正转运行端fwd接通多段速端子sp1sp2sp3都不闭合下转第19在发电机组运行过程中利用凝汽器真空的方将循环水温度提高到6070左右根据环境温度情况可直接利用6070循环水通过供热旁路进行民用采暖供热也可通过加热器进一步提升温度然后再供热给用户大大节省了能源
利用 PL C、变频器代替传统的继电器控制线路, 将凸轮控制器控制 PL C, PL C 编程控制变频器实现电
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基于PLC 技术的电梯变频调速系统(中文)
基于PLC 技术的电梯变频调速系统摘要：本文提出了基于 PLC 测定的变频调速调节系统。
首先，对控制系统的整体结构进行了测定。
选择变频器和可编程逻辑控制器，来完成变频调速调节。
其次，设定变频器的系统硬件参数。
选择 PLC 的驱动点和 I/O 端子的分配，旋转编码器与 PLC 的接口连接。
最后，在软件设计的基础上，完成软件流程图和梯形图程序，分析出电梯设计系统的方法。
关键词：变频调速；可编程逻辑控制器；电梯控制系统。
一、引言在早期的中国，人的力量被用来作为简单的起重设备，直到现在，北方地区的一些农村手动提取井水的升降装置仍在使用。
因此，中国是世界上最早的在电梯的原型（1）方面有建树的国家之一。
1854 年，来自美国的格雷夫斯在纽约水晶宫世博会上向世界展示了他的发明，这是史上第一部安全电梯[2]。
此后，电梯在世界上得到了广泛的应用。
在现代生活和经济活动中，电梯已经成为了城市的标志。
电梯作为重要的垂直运输工具，尤其是在高层建筑中。
继电器控制系统曾被用于常规的电梯中，其控制功能和信号处理由硬件来实现。
许多的电气元件来共同控制电器[3]。
在过去的几年，电梯的生产技术愈发成熟，已形成系列产品。
随着经济社会的快速发展和生活质量的提高，由传统的 DC 转换器和继电器控制的电梯，缺点越来越明显，暴露出诸多问题：（1）传统的电梯控制系统故障率较高，主要是由于多次接触，复杂的布线电路。
此外，电接点易燃，这可能会导致接触不良。
（2）电机控制器与硬件接线根据常用的方式，难以实现更复杂的控制功能，也就是难以提高系统控制的性能。
（3）电磁机构和接触点动作慢，机械和电磁惯性大。
因此，系统的控制精度难以提高。
（4）传统的电梯控制系统也存在一些缺点，如结构庞大，能耗高，机械噪声大等。
（5）由于线路复杂、故障率高，必然导致控制系统维护量大、成本高。
结果表明，我们应该来完成传统的电梯控制系统的完全改造。
二、变频器参数设定电梯作为垂直运输的工具，属于位能负载设备，并需要频繁启动和停止[4]。
PLC、变频器及人机界面在门式起重机控制系统中的应用
PLC、变频器及人机界面在门式起重机控制系统中的应用发表时间：2017-10-10T17:52:21.700Z 来源：《基层建设》2017年第15期作者：卢建旭[导读] 摘要：采用 PLC、变频器以及人机界面对门式起重机原有的老式控制系统进行了改造，介绍了控制系统的构成情况及软件设计。
经调试，该系统运行良好，实现了 PLC 控制、全变频、无极调速以及故障显示等多重功能。
湖南万通科技股份有限公司湖南省 410000摘要：采用 PLC、变频器以及人机界面对门式起重机原有的老式控制系统进行了改造，介绍了控制系统的构成情况及软件设计。
经调试，该系统运行良好，实现了 PLC 控制、全变频、无极调速以及故障显示等多重功能。
关键词：PLC；变频器；人机界面；控制系统引言：1 控制系统的硬件构成门式起重机是桥式起重机的一种变形，其具有场地利用率高、作业范围广、适应面广和通用性强等特点。
控制系统的硬件包括 PLC 主站（安装于 PLC 柜内），PLC 远程站（安装于司机室的联动台内）和变频器（4 台），分别位于主、副起升柜及大、小车柜中。
PLC 主站与 PLC 从站由 PＲOFIBUS DP 专用电缆（ＲS485），分别带 2 个终端电阻的总线连接器相连接，中间用不带终端电阻的总线连接器串接 4 台变频器。
Kinco MT4522T 触摸屏由从站接出，用ＲS232 和 9 Pin D-SUB 接头连接，并安装于司机室内。
本控制系统选用欧姆龙 PLC，主站电源模块型号为 CJ1W － PA202，CPU 型号为 CJ2M － CPU31。
带 DP 通讯口，DP 型号为（CJ1W － PＲM21）、3 个16点数字量输入模块 CJ1W － ID211 和 2 个 16 点数字量输出模块 CJ1W － OD211。
远程站 CPU 型号为CJ2MCPU11，PＲOFIBUS DP 型号为 CJ1W － PＲT21，5 个 16 点数字量输入模块 CJ1W － ID211。
起重机的PLC变频调速系统应用探究
起重机的PLC变频调速系统应用探究摘要：起重机在当前的生产活动中占据重要地位，其效率的如何直接关系到生产活动的能否顺利进行。
同时，起重机的工作效率以及可靠性能可以通过将plc变频调速系统应用到起重机上来进行改善。
基于这一点，本文就起重机的plc变频调速系统应用进行研究。
关键词：起重机；plc变频调速系统；应用中图分类号：tn77 文献标识码：a文章编号：起重机作为一种起重机械产品，以其独特的优点而使得各种生产活动无法在离开它的前提下而顺利开展。
起重机有着极其复杂的结构，有很多组成部件对其正常工作起着重要作用。
其中的起升机构是其核心构件，它的某些参数会对起重机的正常工作产生重要影响，比如调速性能。
对于目前常用的起重机来说，主要配备的是调速控制系统。
这种系统对于起重机的正常运行会产生很多不良的影响，例如这种系统的可靠性能不太理想，并且它的工作效率也不能满足实际需要。
这些缺陷严重制约了起重机的整体工作性能，对于起重机的应用是一个严重的障碍。
1 plc及变频调速系统的具体特点1.1plc的特点plc的全称为可编程控制器，从大的方面来讲，它也可以称得上是一种计算机系统。
下面对plc各部分的功能及其特点进行简要介绍。
(1)微处理器。
这是plc的核心组成部分，plc的很多功能就是通过这一个部件来实现的，例如编程功能和数据处理功能。
plc存在很多的工作循环，在工作时，微处理器可以自主查找并判断系统中出现的故障。
除此之外，微处理器还可以自主的完成对系统的管理工作。
(2)存储器。
对于plc来说，它的cpu本身都设置有一定量内存空间，但由于实际需要的内存量很大，这些原有内存很难满足需求。
由此可知，plc上应该都配备有存储器的可扩展功能。
(3)i/o接口。
当前经常使用的plc的i/o接口有很多，例如扩展接口、数字接口、智能接口以及模拟接口等。
虽然存在这么多种类的接口，但各种接口的功能都是统一的，即通过接口来实现通讯以及传输相关信号，在此基础上达到控制的目的。
基于PLC的起重机变频调速系统
．
０ 前
言
业触摸屏
起重 机 是 水 电厂 一 种常 见的起 重 设 备 ， 动力 其 传 动不仅 具有 大惯量 、 四象限 运 动 、 恒扭 矩传 动等特
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｃｒ ｎ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｓｔａ ｓｏｍ ｅ ｙ ｕ ｉ ｇ Ｐ１Ｃ ａ ｄ ｔｕｃ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｌｚ ｔａ ｔ ａ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ｗａ ｒ ｎ ｆ ｒ ｄ ｂ ｓｎ ｎ ｏ ｈ ｓ ｒ ｅ ｏ ｒ ａｉｅ￣ｅ ｕ ｎ ｏ ｔｏ ． Ｔｈ ａ ｒａ ｅ ｑ ｅ ｅｙ ｃ ｎ ｒ １ ｅ ｃ ｒｉｇ
１ ２ 工 业触摸 屏 系统 ．
西门子 的工业 触 摸屏 和三菱 的 变频器对 原起 重机 系
统 进行 改造 。
１ 系统 组 成
起重机 变频 调速 系统 主要 由上位 机一触 摸屏 控 制 系统 ， 下位 机一 可编 程控 制器 ， 变频 调速 系统 以及 负荷 重量测 量仪 等组 成 。系统 组成 ， 如图 ｌ所示 。
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第２ ４卷 第 ２期
２０ ０ ７年 ２ 月
机
电
工
程
Ｖｏ ． Ｉ２４ Ｎｏ． ２
ＭＥＣ ＨＡＮ ＣＡ ＆ Ｅ Ｃ Ｉ Ｌ ＥＮ Ｎ Ｅ ＮＧ ＭＡ Ｉ Ｌ Ｉ ＴＲ ＣＡ Ｇｌ Ｅ ＲＩ ＧＡＺ ＮＥ Ｅ Ｉ
Ｆｌ ０ ７ ｅｔ ．２ ０
ｍｏ ｉｇ ｓ ｅ ｄ ｃ ｎ ｂ ｍｏ ｔｌ ｒ ｎ ｉ ｏ ｙ ｔｅ ｃ ｎｒ ｌｓ ｓｅ ｖｎ ｐ ｅ ａ ｅ ｓ ｏｈ ｙ ｔ ｓ ｉｎ ｂ ｈ ｏ ｔ ｙ ｔ ｍ，ａ ｄ ｌ ｂ ｒｓ ｅ ｇｈ ｗａ ｅ ｕ ｅ ａ ｔ ｏ ｎ ａ ｏ ｔ ｎ ｔ ｓｒ ｄ ｃ ｄ，ｅｆ ｉｎ ｙｗａ ｍｐ ｏ ｅ ． ｒ ｆ ｃ ｅ ｃ ｓｉ ｒ ｖ ｄ ｉ
PLC及变频器在门式起重机调速系统的应用
PLC及变频器在门式起重机调速系统的应用发布时间：2022-09-28T09:53:25.693Z 来源：《中国建设信息化》2022年5月10期作者：容世顿[导读] 门式起重机是一种应用比较广泛的起重设备，而PLC与变频器技术的发展也越来越成熟，在起重设备方面有着广泛的应用。
容世顿北部湾港钦州码头有限公司广西钦州 535000摘要：门式起重机是一种应用比较广泛的起重设备，而PLC与变频器技术的发展也越来越成熟，在起重设备方面有着广泛的应用。
PLC 及变频器在门式起重机调速系统中的应用具有重要的价值和意义，可以确保门式起重机调速系统的稳定安全高效运行，系统的使用寿命也会增加。
因此，本文首先介绍PLC及变频器概述，之后分析PLC及变频器在门式起重机调速系统应用的主要特点，之后则重点分析控制方式及起升电机的选取，从而切实门式起重机的使用寿命以及其应用的可持续性。
关键词：PLC 变频器门式起重机调速系统应用研究引言新的发展时期，现代电子工业的开展较快，与之相对应的变频器和PLC也获得了较快发展，在工业领域有着广泛的应用，各项性能指标也在进一步完善，以使其应用水平更高。
一直以来，门式起重机的控制系统所采用的各项原件在使用过程中都有较高的故障率，甚至严重影响了起重机的使用寿命。
因此，本文重点探究PLC及变频器在门式起重机调速系统中的应用，以有效解决传统门式起重机调速系统中存在的问题，降低故障发生率。
一、PLC及变频器概述PLC通过可编程储存器执行相应的指令以满足实际需要，在执行指令的过程中控制整个生产过程。
一般而言，PLC使用过程中分为采样输入、有效执行以及输出刷新三个时期，这三个时期作为一个周期循环往复实现重复扫描和工作。
门式起重机调速系统在应用PLC时通过对继电器的控制而进行扫描和工作。
变频器则是基于微电子技术和变频技术发展起来的，并且在不断的优化和完善，能够控制电流电动机中的电力设备，其应用具有重要的价值。
基于S7-300 PLC的双电机同步控制在龙门起重机中的应用
基于S7-300 PLC的双电机同步控制在龙门起重机中的应用摘要：双电机同步控制系统广泛应用于现场工业控制中，本文主要研究大起重量、大跨度龙门起重机两个门腿的同步控制。
文章详细分析了龙门起重机两门腿变频调速系统的结构，设计了两门腿电机同步运行控制系统和软件系统。
实验结果表明，该系统同步控制效果良好。
关键词：同步控制；PLC ；变频器；监控系统0 引言随着国民经济的发展，龙门起重机作为一种物料搬运机械在各个行业的应用越来越广泛。
而目前很多龙门起重机系统由于两个门腿不同步、超负荷作业以及机械振动冲击过大等因素导致比如脱轨这样的严重问题。
因此，本文主要针对该问题，设计了两个门腿的同步控制方案，改善电气传动，减少起制动冲击，保持起重机门腿的稳定的同步运动。
1 系统结构龙门起重机的两门腿系统结构如图1所示，它由工控机、可编程控制器（PLC）、两个变频器，两个异步交流电动机和编码器等构成。
其中工控机为监控层，用于对现场设备运行情况的监控。
PLC为控制层，它将设备的信息传送给工控机，并通过变频器实现对电机的同步控制。
变频器作为执行层，它把PLC的控制信号放大处理后，实现对电机的控制，并通过光电编码器实现对转速的闭环控制。
而各层之间的通信，根据现场设备到控制器的连接方式，采用PROFIBUS总线的线形结构。
下面对系统的主要部分作一下详细介绍：1）工控机工业控制计算机采用研华工控生产的CPU为Pentium Iv 1700MHZ的工控机。
由于在控制龙门起重机两个门腿电机的过程中，要同时运监控软件WinCC和PLC编程软件STEP7 V5.4这两个大型软件，因此内存采用512MB。
并且在计算机上插接了CP5611现场总线接口卡，使工控机通过PROFIBUS总线与PLC通信。
通过监控软件WinCC对系统进行开发，通过PROFIBUS总线实现与下位机PLC的通信，实现对现场设备的实时监控。
并通过其强大的人机界面，可以使操作员直观的看到现场设备的操作情况，并能够对现场故障等状况做出及时的反应。
PLC变频器在门座起重机中的使用
－中国高斯杖术套量
ｐＬＣ变频器在门座起重机中的使用
◆文／孙琦
【摘要】
门式起重机采用ＰＬＣ作为系统控制器，变频器作为拖动系统变频调速驱动嚣，起动转矩大、调速
性能好．控制可靠、方便，兼有多种保护。是目前较为理想的控制方式。本文以门机起升机构为例，对变频调
逮门机控捌原理进行简单分析。
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起升机构的电气保护有短路及过电流保护，过载保护，失压、缺
进行热处理的焊件。应在热处理前进行缺陷修正；５）对Ｄ级、Ｅ级钢 和高强度结构钢焊缝缺陷，用手工电弧焊焊补时。应采用控制线能
３ｍｍ。用碳弧气刨消除裂纹时．应先从裂纹两端进行刨削，直至裂纹 消除．然后进行整段裂纹的刨除。无论采用何种方法消除裂纹缺陷， 都应使完成。不允许中途停顿。预热温度和 层『日Ｊ温度．均应保持在６０℃以上。６）焊缝缺陷消除的焊补，不允许在 带压和背水情况下进行；７）修正过的焊缝．应按原焊缝的探伤要求
频技术和控制设备的发展．门机普遍采用笼形异步电动机取代原来 由ＣＮ３通讯端口进入变频器，控制变频器的频率及电动机的转速。
的绕线式异步电动机．用变频器作为变频调速的电源。用ＰＬＣ作为
起升机构机械制动采用双制动器形式。电控采用力矩控制和零
控制装置进行无触电控制．这种控制模式改善了调速性能．增加了 速抱闸控制方式，减少抱闸闭合时的振动及抱闸磨损，使停车更平
（上接１２２页１
２．４组织研究端盖的设计方法
PLC控制的龙门起重机变频调速系统
目錄文摘第一章緒論1.1概述1.2門式起重機電氣傳動系統方案與原理1.2.1門式起重機負載特點1.2.2轉子電路串電阻調速1.2.3晶閘管定子調壓調速1.2.4直流調速系統1.2.5交流調速系統1.3門式起重機的控制系統方案1.3.1 PLC控制系統1.3.2起重機監控系統1.4本課題的工作和意義1.5本章小節第二章鋼廠200噸龍門起重機電控系統簡述2.1 200噸門式起重機的構造2.2電控系統簡述2.2.1系統功能2.2.2起重機動作機械聯鎖保護2.2.3起重機變頻電動機的選擇2.2.4其他配置2.3本章小結第三章起重機變頻調速傳動系統3.1變頻器的技術概要3.1.1變頻調速的原理3.1.2變頻器3.1.3非同步機的標量控制3.1.4非同步機的向量控制3.2起重機的變頻調速系統3.2.1起重機電機的選用原則3.2.2起重機變頻器的選用原則3.3鋼廠200噸龍門起重機傳動系統方案3.3.1變頻方案選擇3.3.2系統組成及特點3.4西門子工程型變頻器SIMOVERT MASTERDRIVES 3.4.1功率部分的計算3.4.2多電機傳動3.4.3整流/回饋單元3.4.4 AFE整流/回饋單元3.4.5各種制動方案的比較3.4.6西門子工程型變頻器技術特性3.4.7軟體功能3.4.8通訊卡3.4.9系統元件3.5鋼廠200噸門式起重機變頻器選型3.6本章小結第四章起重機PLC網路控制系統4.1PLC及其網路概述4.1.1 PLC4.1.2 PLC網路4.2鋼廠200噸門式起重機自控系統方案4.2.1自控系統方案原理圖4.2.2系統說明4.3西門子PLC S7-300功能概述4.3.1 S7-300系統功能4.3.2鋼廠200噸龍門起重機PLC模組4.3.3 STEP 7編程語言4.3.4全集成的解決方案4.4 PROFIBUS現場匯流排技術4.4.1 PROFIBUS現場匯流排簡述4.4.2 PROFIBUS的組成4.4.3 PROFIBUS的存取介質4.4.4 PROFIBUS的介質存取控制4.4.5 PROFIBUS的介質存取協議4.5 SCADA/HMI系統4.6本章小結第五章起重機系統功能的實現5.1起升機構的抱閘控制5.1.1工藝要求5.1.2控制功能的實現5.2大車行走糾偏控制5.2.1工藝要求5.2.2控制功能的實現5.3起升機構自動同步5.3.1工藝要求5.3.2控制功能的實現5.4起重機管理系統5.5本章小結結論參考文獻第一章緒論1.1概述近年來，隨著我國工業生產、物流事業的發展，許多工廠、碼頭、貨場需要大噸位的門式起重機進行安裝作業。
基于PLC控制桥式起重机变频系统的设计毕业设计论文
基于PLC控制桥式起重机变频系统的设计摘要：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，因此对于提高桥式起重机的运行效率，确保运行的安全可靠性，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，操作复杂，故障率高。
电能浪费大，效率低等缺点。
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，并进行了较详细的设计。
1.根据桥式起重机的运行特点，桥式起重机控制系统采用PLC控制系统、变频调速系统等组成。
2.PLC系统采用三菱公司产品，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度;吊钩的升、降方向及速度，同时能检测各个电机故障现象，减小了传统继电—接触式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。
3. 实验表明，采用PLC该控制系统，使桥式起重机工作可靠，使用方便，同时具有动态显示的功能，节能效果好明显。
关键词:可编程序控制器；变频调速；桥式起重机；电气控制系统Frequency of Bridge Crane Based onPLC Control System DesignAbstract：The bridge crane carries a kind of typical equipment in the supplies system，so it have extensive function in the activity of Producing enterprise，so it important improve the bridge crane operational efficiency，guarantee the safe reliability to be operated，reduce the cost of the supplies carrying. But the traditional bridge crane control system mainly adopts relay and contactor to control bridge crane，adopt the methods of Wire winding bunch of resistance to start and adjust speed of motor，the control system have many disadvantages，for example: dependability is bad，it is complicated to operate，fault rate is high .the electric energy is wasted greatly，efficiency is low.To the question that exist in the bridge crane control system，the Paper apply Programmable Controller and frequency converter on control system of bridge crane，have candied on deeper research . Irrelevant respects.1. According to the operation characteristic of bridge crane，bridge crane control system adopt PLC control system and frequency conversion system.2. PLC system adopts the Mitsubishi Company Products，can control the crane cart，ear operation direction and change speed ;To rise，lower liver direction and change speed，can measure each motor trouble Phenomenon，have reduced traditional electricity-Contact-type control system of intermediate link . it reduce the hardware and control line，has improved systematic stability ，dependability greatly .3. The experimental result indicates ，adopt PLC control system ，it is reliable to make the bridge crane work，easy to use，have dynamical shown function，energy-conservation is effectual.Key words: PLC; frequency conversion; bridge crane; electrical control system目录1 绪论 (1)1.1桥式起重机的概述 (1)1.2 桥式起重机的发展趋势 (2)1.3 课题研究的目的和意义及基本参数 (3)2 变频调速控制技术的基本原理 (5)2.1变频调速原理简介 (5)2.2 变频器简介 (8)2.2.1变频器的主电路 (8)2.2.2变频器的控制电路 (9)2.2.3现在变频调速的控制方法 (10)2.3 凸轮控制器简介 (11)2.3.1 凸轮控制器的结构 (11)2.3.2凸轮控制器控制电路 (12)2.4 主令控制器简介 (14)3 桥式起重机系统总体方案设计和部件选用 (15)3.1 系统总体方案设计 (15)3.2电机的选用 (15)3.2.1变频调速对电机的要求 (16)3.2.2变频起重机系统中电机的选型 (16)3.2.3电机冷却 (16)3.2.4计算及电机的选取 (17)3.3 变频器的选用 (20)3.3.1变频器选型 (20)3.3.2变频器选择及电流验证 (20)3.4 常用辅助件的选择 (22)4 PLC在桥式起重机变频控制系统的应用 (25)4.1本系统中可编程控制器的选择及其特点 (25)4.1.1 PLC概述 (25)4.1.2 PLC 系统选择型——三菱FX2N—48ER (25)4.1.3三菱FX2N系列PLC特点及主要硬件介绍 (25)4.2变频调速起重机控制系统设计 (27)4.2.1系统控制的功能和要求 (27)4.2.2控制系统的I/O点及地址分配 (27)5桥式起重机变频控制系统软件设计 (29)5.1系统的控制程序设计 (29)5.1.1主钩和副钩起升机构的控制程序及梯形图 (29)5.1.2大车和小车运行机构的控制程序及梯形图 (32)5.1.3系统抗干扰措施 (34)5.2 PLC与变频器的通信接线图 (35)附录 (36)总结 (37)致谢 (38)参考文献 (39)1 绪论1.1桥式起重机的概述起重机是一种用来起重与空中搬运重物的起重运输机械，广泛应用于工矿企业、车站、港口、仓库、建筑工地等部门。
浅谈PLC桥式起重机的变频调速控制系统
浅谈PLC桥式起重机的变频调速控制系统PLC桥式起重机变频调速控制系统采用了PLC变频器技术，并且将PLC作为控制手段，这种程序控制的方式能够将继电一接触器控制方式取代，并最终实现了变频调速，通过设计PLC控制的桥式起重机变频调速系统能够使起重机的自动化程度更高。
此外，该系统在非常恶劣的环境下也能够实现起重机调速性能的改善，使工作效率提高，减少了制动冲击，增加了起重机的安全性。
下面将对变频调速控制系统设计、应用原理做具体分析。
一.PLC概述以及系统设计的意义（一）PLC概述可编程控制器是一种新型的工业控制装置，是计算机技术与工艺控制相互结合下的控制系统。
可编程控制器是一种数字化操作的电子系统，是为了工业环境而专门设计出来的。
这种控制系统采用可编程的控制器与存储器，主要功能是执行内部的逻辑计算、对顺序进行控制与定时、对各项参数进行计算或者是执行操作指令。
并能够通过数字化以及模拟化完成输入与输出，完成对机械生产的控制。
（二）系统设计意义传统的桥式起重机控制系统实现运行依靠的是交流绕线转子串电阻方式，实现系统的启动以及调速，可以进行继电—接触器控制，但是这种控制系统存在非常多的缺点，主要体现在：1、桥式起重机工作常处于恶劣的环境下，并且工作的任务非常重，会经常出现电动机以及串连的电阻发生断裂故障，影响到系统功能的发挥[1]；2、系统中的继电—接触控制系统的可靠性非常差，并且操作起来非常复杂，故障发生率非常高；3、转子串电阻在调速过程中，机械特性非常弱，负载的变化非常频繁，能够随着转速变化而变化，调速非常不理想，所實现的串连电阻会长时间的处于发热状态，将损耗掉非常多的电能，系统应用效率非常低[2]。
要想有效解决上述问题，就要彻底变革这种传统的控制方式，使用控制效率高的变频调速控制系统非常有必要。
变频技术的使用能够使起重机的整体性能得提高，并能够充分解决起重机控制系统存在的诸多问题，变频调速的可靠性得到提升，这种高品质的调速性能能够节省非常多的电能，在运输行业发展中占据着重要地位。
PLC控制的变频调速系统在桥式起重机上的应用
PLC控制的变频调速系统在桥式起重机上的应用PLC控制的变频调速系统在桥式起重机上的应用摘要PLC和变频器是工业控制领域较为通用的自动控制装置,性能稳定、可靠。
变频器和PLC应用于桥式起重机系统,可以大大提高桥式起重机的运行性能和可靠性,是目前桥式起重机较为理想的设计模式。
以传统吊车改造为例，针对交流变频调速系统能量节约安全问题，采用了无极变频调速代替传统的转子串电阻有极调速，用PLC控制方式代替原来的继电器接触方式，实践证明这种改造的变频调速具有明显的节能性和其他优越的性能。
可编程控制器PLC因具有高可靠性、易集中控制性，使其在工业控制中得到广泛应用。
可使设备达到安全可靠运行，减轻操作人员的劳动强度，提高工作效率，体现了PLC.在控制领域的优势。
关键词:PLC，变频器，桥式起重机The autocontrol device , function being that the industrial control field is applied or used universally comparatively stabilize PLC and the variable frequency device, reliably. The variable frequency device and PLC apply to bridge crane system, being able to raise a bridge crane's greatly runs the function andreliability , is that the bridge crane is at present comparatively ideal design a pattern.Taking convention carne reconstruction for the example ,aiming at enrgy saving problem of AC frequency conversion speed regulation system and security problem ,the conventional speed regulation of connecting resistor in rotor winding was replsced by stepless frequency conversion.Speed regulation and the relay osculating mode was also replaced by PLC control mode .It is proced that the rebuit AC frequency sonversion speed regulation system exhibits both obvious energy-saving capability and other predominant capabilities.Programmable logic controller,since it is with high reliability,and easy to make central control,its application is widely used in industrial controls.A bridge type crane control method .It make the quipment to reach safety and reliability in operation to reduce labor strength of the operator to raise working efficiency,showing the advantage of PLC in control field.Key words:PLC，variable frequency device，bridge cran摘要 (II)第一章引言 (1)1.1 系统的设计背景 (1)1.2 传统调速系统存在的问题 (1)1.3 传统调速系统的控制原理 (1)1.3.1 桥式起重机的基本组成 (3)1.3.2 电气控制原理 (4)1.4 改造方案 (6)第二章关于硬件的介绍 (7)2.1 关于PLC的相关知识 (7)2.1.1 计数控制 (9)2.1.2 过程控制 (9)2.1.3 位置控制 (9)2.1.4 步序控制 (9)2.1.5 数据处理 (9)2.1.6 通讯和联网 (9)2.1.7 监控功能 (9)2.1.8 其它功能 (10)2.2 PLC特点 (10)2.2.1 可靠性高、抗干扰能力强 (10)2.2.2 编程简单易学 (10)2.2.3 设计、安装容易，调试周期短，维护简单 (11)2.2.4 模块品种丰富、通用性好、功能强大 (11)2.2.5 体积小、能耗低 (11)2.3 可编器的组成及其各部程控制器的基本组成 (11)2.3.1 可编程控制器（PLC）各部分的作用 (13)2.3.2 PLC控制电路相对于电器控制电路的优点 (15)2.4 西门子S7-200PLC (16)2.4.1 S7-200的工作模式 (17)2.5 变频器基础 (18)第三章PLC变频器对系统进行改造 (23)3.1 可行性分析 (23)3.2 控制原理 (23)3.3 控制系统设计 (24)3.3.1 主钩的硬件设计 (24)3.3.2 负荷特点 (27)3.3.3 控制要求 (27)3.3.4 溜钩的防止 (27)3.3.5 功能扩展 (27)3.3.6 系统保护 (28)3.3.7 制动电阻 (28)第四章软件编程 (29)结束语 (33)参考文献 (34)附录 (35)附录A主钩梯形图 (35)附录B副钩梯形图 (37)附录C小车梯形图 (39)附录D大车梯形图 (41)附录E主钩程序 (43)附录F副钩程序 (45)附录G小车程序 (47)附录H大车程序 (49)致谢.......................................................................................................... 错误！未定义书签。
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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 PLC4.1.2 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一章绪论1.1概述近年来，随着我国工业生产、物流事业的发展，许多工厂、码头、货场需要大吨位的门式起重机进行安装作业。
这种门式起重机要求作业时平稳、可靠，有良好的低速就位性能。
调速精度要求比较高。
200吨门式起重机是钢厂大型起重的关键设备，这台设备的建造是为了提高钢产品效率。
由于这台设备的重要性，因此要求配备技术先进、性能可靠的电控系统。
传统起重机的电力拖动系统多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，继电一接触器控制，这种控制系统的主要缺点是:1.起重机工作环境恶劣，工作任务中，电动机及所串电阻烧损及断裂故障时有发生。
2.继电一接触器控制可靠性差，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。
随着变频调速技术的发展，起重机开始应用变频器来控制交流电机驱动起升、行走机构并获得了理想的效果。
对于控制点较多的门式起重机，PLC、现场总线技术开始替代传统的继电器控制。
通过HMI(人机界面软件)使得操作界面更友好，下层控制器的历史数据和报等信号等能够直接读取，便于控制及进行故障诊断。
钢厂的200吨门式起重机的电气设计立足于安全，可靠，技术先进，性能价格比合理，维修方便。
因此采用PLC控制的变频调速技术。
经过详细的方案论证，最终驱动系统选择了西门子公司的整流/回馈直流母线方案，控制系统采用现场总线技术。
本文就门式起重机电控系统的选型调试提出了一种行之有效的方案，并对起重机起升机构同步控制，抱闸控制，行走机构纠偏控制，现场总线技术的应用提出了一种解决方案。
另外，对调试过程中遇到的一些实际问题也作了简单的阐述。
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为了提高生产率以及适应各种工作的要求，起重机的工作速度应该是可控制的尤其是起重机起升机构，当轻载和空钩下降时，在大起升高度升降重物时，为节省时间，需较高的工作速度，当吊运危险物品、重载以及进行安装工作时，为了安全可靠和准确定位，则要求较低的工作速度甚至微速。
因此，起重机一般设有速度调节装置，且要求其工作平稳可靠、结构简单、操作方便、调速范围大等.对于门式起重机，其核心机构是起升机构，在起升机构上电气控制调速必须解决的关键技术为:1)低频时能保证恒转矩输出，以避免低频时满负载工况下发生带不动负载的现象;2)满负载时在空中制动停车或再提升时，不产生溜钩现象;3)电动机减速或重载下放时，再生制动能量必须迅速释放。
对于门式起重机的行走机构，为了保证停车位置的准确，也必须将负载按照四象限运行来考虑。
下面列举几种起重机常用的调速方案并进行比较。
1.2.2 转子电路串电阻调速传统的门式起重机多采用绕线式交流异步电动机转子电路串电阻调速。
绕线式交流异步电动机转子电路串接不同电阻时的机械特性如图1-1所示。
其中，电阻R2>R l>R，当电动机负载转矩M相同时，转速随电阻增大而降低.即串接电阻后电动机同步转速n o和最大转矩M max不变，转差率S增大，转速降低.利用此方法可改善电动机的起动特性和控制工作速度.图1-1 转子串电阻机械特性Figl-1Mechanical characteristic rotor with resistance in series这种方法调速简单可靠，成本低，方便维修，缺点是有级调速，冲击大，在外接电阻器上功率损耗大，低速时机械特性软，不易获得稳定的轻载低速，下降工况时调速困难，故一般与制动器配合使用。
1.2.3晶闸管定子调压调速电动机的晶闸管定子调压调速是一种较先进的调速方式，它具有调速比大，工作可靠，响应速度快等特点，已被国内外生产厂家广泛地用作起重机的主要调速方式之一。
起重机定子调压调速系统，是指向绕线式转子异步电动机的定子提供一种电压可变的电源，转子外串相应段数的电阻以调节其转差率Si，使电动机在稳定的工作区内降速运行的一种调速系统。
在绕线式异步电动机转子串联电阻不变的情况下，改变电机的供电电压，其输出转矩与电压的平方成正比。
其特性曲线如图1-2所示，图中虚线是2.1倍电动机额定电流时的等电流曲线。
由图1-2 可知，临界转差率不变。
电机的临界转差率SK是由电机的阻抗参数决定的，若在转子回路串接外部电阻，则可以增加S、值。
在绕线式异步电动机的转子中串以多级电阻(如图1-3所示)，即可得到一簇曲线，见图1-4，在电动机定子电压不变的情况下，其临界转矩MK保持不变。
为了获得较好的输出特性，起重机调压调速系统中几乎都采用闭环调速方式，大多采用转速反馈。
其中最常用的测速反馈元件是测速发电机，也有使用脉冲编码器的。
总体来说，晶闸管定子调压调速方案能平滑调节速度.且低速时特性较硬.调速范围可达1:10，上升、下降均可调速.但系统较复杂.尤其是串电阻消耗功率，发热量大，维护不方便。
1.2.4直流调速系统直流电动机的转速特性可用下式表示: Φ-=e a K R I U n ）（式中，n 一电动机转速;U 一电枢供电电压; R 一电枢回路总电阻;Ke 一有电机结构决定的电势常数式中Ke 为常数，Ia 的大小取决于负载转矩，因此直流电动机的调速方法有三种: (1)调节电枢供电电压U 。
改变电枢电压主要从额定电压向下调，电动机额定转速向 下变速，属恒转矩调速。
(2)改变电动机主磁通0Φ只能减弱磁通，从电动机额定转速向上调，属恒功率调速方法 。
(3 )改变电枢回路电阻Ra改变电阻调速缺点很多，目前很少采用。
自动控制的直流调速系统往往一调压调速为主，必要时把调压调速和弱磁调速两种方法配合使用。
在门式起重机的应用中，满载时采用调压调速，轻载时采用弱磁调速。
直流调速调整性能好，可无级调速，操作轻便，但设备较复杂，成本高、体积大、噪音大，可靠性差，维护也不方便。
1.2.5交流调速系统由异步电动机的转速公式n= 60f 1(1-s)/p ( 1-2 ) (式中，n 为转速,f 1为电源频率，p 为极对数，s 为转差率) 可知 ，异步电动机的转速n 近似与供电电源频率f 1成正比。
而异步电动机的感应电动势E 1为:Φ=111144.4k f E ω ( 1-3 ) 式中，f 1同上式，1ω为绕组的匝数,k 1为绕组系数Φ为磁通，加果忽略电动机定子阻抗压降，则端电压U 1为Φ=≈1111144.4k f E U ω (1- 4) 在改变电源频率f 1实现调速的过程中，应使电源电压U 1同时增减并使U 1/f 1为常数，这样才能保证电机的磁通Φ不会有大幅度波动，从而保证电机出力的恒定。
因此，根据U l 和f 1之间的关系，可以得出以下三种工作方式:(1) U 1/f 1为常数此时电源电压和频率均在低于额定值的范围内变化。
但随着电源电压下降，定子阻抗压降作用逐渐明显，将破坏E 1/f 1为常数的关系，使磁通中减少，因而这种工作方式的调速范围较小。
(2) 保持电动机最大转矩M m 恒定若让电源电压U 1和频率f 1按一定函数关系变化，自动补偿电动机定子阻抗压降的影响，保持E 1/f 1为常数，就可以使电动机在低频时的驱动能力增强。
这种工作方式用在额定转速的范围内调速，适合于驱动需要较大调速范围的恒转矩负载。
(3) 恒功率和恒转矩调速由于不允许电压U 、超过电动机额定电压，在实现额定转速以上的调速时，应保持电源电压不变并为额定值，仅使频率增加。
此时电动机磁通中减少，输出转矩也随之下降，但输出功率近似恒定.这种工作方式用在额定转速以上范围调速，适合驱动恒功率负载。
在额定转速以下调速仍保持E 1/ f 1为常数，适合驱动恒转矩负载。
由于起重机起升机构负载为恒转矩负载，因此采用恒功率和恒转矩调速的工作方式完全满足起重机起升机构的需要。
变频调速是起重机调速最理想的方案，调速比可达1:10以上，可实现无级调速，各挡速度机械特性很硬，重载低速起动和运行稳定可靠，加减速时间的设定使各挡起制动速度相当平稳。
适合起重机起动转矩大、低速大扭矩及负载变化大的工况。
具有较高的控制精度，设计有故障显示、分析及参数监控功能，便于使用和维护，并且易于实现自动控制及远程控制。
所以说，变频调速在起重机上的应用具有广阔的前景。
1.3 门式起重机的控制系统方案1.3.1 PLC控制系统门式起重机的执行机构工作时需频繁启动、制动和正反转，因此要求其电控系统有较高的安全性和可靠性。