基于PLC的塔式起重机双电机提升机构控制系统设计
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基于PLC的塔式起重机双电机提升机构控制系统的设计课程设计设计题目:基于PLC的塔式起重机双电机提升机构控制系统的设计院系:信息工程学院专业:自动化1班姓名:学号:指导老师:完成日期: 20 年 12 月目录一塔机介绍 (3)二双电机提升机构控制系统的设计 (4)2.1 提升机构介绍 (4)2.2 控制主电路设计 (4)2.3 速度控制 (4)2.4 起升下降控制 (6)2.5 档位控制 (6)2.6 控制电路 (7)2.7 控制主程序 (7)三总结 (11)四参考资料 (12)基于PLC的塔式起重机双电机提升机构控制系统的设计一塔机介绍塔式起重机是一种塔身竖立起重臂回转的起重机械在工业与民用建筑施工中是完成预制构件及其他建筑材料与工具等吊装工作的主要设备。
基本结构图如图1所示。
工作机构主要包括:起升机构、回转机构、小车牵引机构、台车行走驱动机构等;起升机构是塔式起重机中最重要、最基本的机构,是以间歇,重复工作方式,将重物通过其中吊钩或其他吊具悬挂在承载构件(如钢丝绳、链条)上进行起升、下降,或起升与运移的机械设备。
主要安装在塔式起重机的起重臂上。
其主要组成部分有:电机、变速箱、制动器、卷筒、底架、轴承座和安全装置等。
在高层建筑施工中其幅度利用率比其他类型起重机高。
由于塔式起重机能靠近建筑物,其幅度利用率可达全幅度的80%,普通履带式、轮胎式起重机幅度利用率不超过50%,而且随着建筑物高度的增加还会急剧的减少。
因此塔式起重机在高层工业和民用建筑施工的是使用中一直处于领先地位。
应用塔式起重机对于加快施工进度、缩短工期、降低工程造价起着重要的作用。
图1 塔式起重机整体结构图1-固定基础;2-固定支腿;3-附着装置;4-顶升机构;5-下支座;6-上支座;7-回转机构;8-回转塔身;9-司机室;10-变幅机构;11-载重小车;12-吊钩;13-起重臂;14-起重臂拉杆;15-塔顶;16-平衡臂拉杆;17-平衡臂;18-平衡重;19-起升机构;20-电控柜;21-塔身二双电机提升机构控制系统的设计2.1 提升机构介绍起升机构是塔式起重机最重要的传动机构,它要求重载低速,轻载高速,调速范围大。
PLC在塔式起重机控制系统设计中的应用及探讨摘要:本文从PLC基本应用原理入手,结合以往的设计经验,充分利用PLC硬件结构简单,程序编写灵活,对设备控制稳定性好的优点,对以往的塔式起重机继电器控制系统进行改进及设计。
同时通过深入地分析及研究,来谈谈怎样更好地将PLC控制的优势,应用在塔式起重机的控制系统中。
以提高塔式起重机的安全性及稳定性。
进一步提升塔式起重机的性能。
关键词:PLC;塔式起重机;控制系统;设计;前言:PLC是可编程控制器的英文缩写。
结构上包括硬件和软件。
硬件由寄存器、运算器、控制器等组成,集成于芯片当中。
软件由系统程序及用户程序组成。
系统程序固化在芯片里,不可更改。
用户程序可以根据不同的设备控制要求进行灵活的更改,且不受更改次数的限制。
PLC利用总线及输入、输出接口、存储单元等与设备外围传感器及电气执行机构有效性地连接及通讯。
在一定程度上,简化了以往的继电器、接触器式的控制系统结构。
PLC中的运算器为重要的信号集散基地。
寄存器则为数据存储的仓库,用于存储用户程序及运算器运算的中间结果,PLC会根据用户程序的要求,从寄存器中取出需要的存储数据,进行运算,或者把运算的中间结果存回寄存器。
这些数据综合起来,在PLC运行一个周期后,最终得到一系列的二进制的1或 0,通过输出端子,对外部电气设备进行控制。
外部传感器,检测设备,会把得到的感应信号和反馈信号通过PLC输入端子输入PLC中,用样存入寄存器中,以便PLC的CPU单元读取和分析。
在PLC输入输出端子内部,不存在以往的机械触点,而是由集成的开关电子管组成。
这种结构大大地提高了控制系统的稳定性。
用户程序的可更改性,提高了设备控制的灵活性。
为了能对PLC进行全程监视、调试及编制,需要用到先进的触摸屏。
也就是人机界面。
英文缩写HMI.用户可通过该屏幕与设备进行交流,以实现便捷化、智能化地操控。
在这里,有关触摸屏不作深入的详述。
下面来谈谈怎样把PLC(以三菱FX2n为例)应用到塔式起重机的控制系统中,以实现对塔式起重机的高效性、全方位的系统控制。
基于PLC的塔式起重机控制系统的设计摘要: 本文针对传统的由继电器接触器控制的塔式起重控制系统可靠性差、操纵复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点提出将可编程序控制器和变频器应用于其控制系统.在塔式起重机提升机构加上一套由旋转编码器、PG数模转换构成变频器闭环系统.结果表明:该系统使用方便,具有良好的动态调整性能,极大进步了系统的稳定性、可靠性.关键词:可编程序控制器;塔式起重机;稳定性1. 传统的塔式起重机的控制现状塔式起重机是我们建筑机械的关键设备,在建筑施工中起着重要作用,我们只用了五十年时间走完了国外发达国家上百年塔机发展的路程,如今已达到发达国家水平并跻身于当代国际市场.随着高层建筑发展,对施工机械提出了新的要求.于是,160TM附着式、45TM内爬式、120TM自升式等都由我国自己设计并制造;八十年代,国家建设突飞猛进,建筑用最大的250TM塔机也应运而生.进进九十年代,现代化进程不断加快,国内外市场对塔机要求越来越高,众多城市大型建筑、水利、电力、桥梁等不断增加,市场的要求加快了新产品开发的力度,先后有400TM、900TM水平臂和300TM动臂式塔机[1,、2].90年代开发生产的塔机产品技术性能均明显进步,起升机构采用三速电机驱动、涡流制动、电动换挡减速箱,变幅回转采用双速电机液力联轴节驱动,或采用变频调速,有多种速度,工作平稳生产效率高.安全装置齐全,动作灵敏可靠,装有防止误操纵和野蛮操纵装置,可杜尽安全事故[2].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,该技术己进进了成熟稳定的发展应用阶段.可编程序控制器PLC引进到交流电气传动系统后[3,4],使传动系统性能发生了质的变化.在塔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.由变频器构成的交流调速系统可取代直流调速系统,是随着计算机技术特别是大规模集成电路制造技术的不断发展的必然结果,符合起重机的发展趋势,适合发展大起重重量的起重机.2. 塔式起重机PLC控制系统原理本系统将塔式起重机控制系统由继电器控制改为PLC控制,四大机构调速均采用变频调速.塔式起重机控制系统的系统总框图如图1所示[5,8,9].塔式起重机的起升、变幅、回转、运行电动机都需要独立运行,整个系统由6台电动机和4台变频器传动,使用一台PLC加以控制.图1 系统总框图运行机构的起动时间应尽量符合实际需要,起动迅速而平稳;机构的电气制动方式必须着重考虑.对不同的工况,可选择自由制动方式与强制制动方式.在运行机构正常停止时,可选用自由停止方式,其停止时间可按实际生产中的运行情况设定,以尽量满足司机操纵塔式起重机的需要为主.为保证起升机构起动时具有足够大的起动转矩,可以通过设定机械制动器的打开时间、变频器的最低运行频率、运行电流之间的关系,以满足机构负载特性的要求.变频器内部参数的设定能保证机构具有良好的调速精度及起制动性能,由于起升机构电机需使用脉冲编码器作为速度反馈装置.通过丈量脉冲编码器的脉冲数,利用二者之差控制电机的速度,所以选择脉冲编码器及其安装时,应当考虑周全[6,7,10].3. 系统硬件设计电气控制系统原理图主要包括主电路和PLC外围接线图.1.主电路共有六台电机,同时带有风机冷却装置.2.PLC外围接线电路的I/O接线信号分别与表1中的I/O名称相对应.表1 S7-200 I/O分配表4. 系统软件设计根据塔式起重机控制电路的工作原理,绘制软件流程图如图2所示.图2 系统软件流程图在本系统中,PLC程序设计的主要任务是接受外部开关信号(按钮、联动控制台继电器)的输进,判定当前的系统状态以及输出信号往控制接触器等器件,以完成相应的控制任务。
基于PLC的双速电机电梯控制系统设计电梯系统的总体控制方案电梯是现代高层建筑中必不可少的起重运输设备,本设计是采用PLC控制实现电梯运行中的各项控制要求.压缩模型是一个五层的客货两用电梯,采用交流伺服电动机作为拖动动力源,通过交流伺服电动机的正反转实现轿厢的上下运行。
每一楼层均设有平层开关、上下行唤起信号按钮并设置有轿厢冲顶、冲底保护行程开关。
运行中,轿厢开门,关门状态有不同的LED显示并采用七段LED数码管实现楼层显示.电梯模型与主控制器之间采用接插件连接。
电梯运行状态由三档位钥匙开关实现,有司机,无司机或检修选择并能按下消防按钮使电梯进入消防状态。
整个电梯运行程序可分为以下几个阶段:确定运行状态-→确定运行方向—→自动关门—→起动运行—→停站-→自动开门本设计的电梯控制系统的要求如下:1.有司机,无司机或检修工作状态的要求以上三种状态可以通过三位钥匙开关选择以实现各自的控制要求。
其主要区别是在有司机工作状态下通过上、下行启动按钮来控制电梯。
而在无司机状态下电梯开门后约4—6s自动开门,无需按钮动作。
在检修状态可以通过按钮实现电动开、关门。
按下带锁消防按钮,电梯进入消防工作状态。
按下超载保护按钮或紧停按钮电梯便进入超载保护状态或启用急停保护功能。
2。
自动定向要求在有、无司机状态利用第一登记指令或召唤信号所指层楼数N(指)或N(召)与轿厢所处的层数N′(轿)进行比较,以此确定电梯当前的运行方向.若N〉N′则电梯上行,反之则下行。
在有司机状态下,指令信号有优先权,即当电梯停站时,从电梯自动开门开始到自动关门结束前,指令信号优先于召唤信号,在这段时间内,召唤信号不参与定向控制。
3. 轿厢开门、关门要求电梯平层以后按下开门或关门按钮电梯自动开关门,如果无人按钮在延时一段时间后电梯自动开关门。
4。
层楼控制要求通过层楼行程开关能反映并控制轿厢所处的层楼位,可采用七段数码管来显示。
5. 启动运行控制要求(1)有司机工作状态:在电梯确定运行方向后,按下运行方向按钮电梯便按程序自动关门启动运行,同时显示其运行状态。
基于PLC的塔式起重机控制系统的设计摘要: 本文针对传统的由继电器接触器控制的塔式起重控制系统可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点提出将可编程序控制器和变频器应用于其控制系统.在塔式起重机提升机构加上一套由旋转编码器、PG数模转换构成变频器闭环系统.结果表明:该系统使用方便,具有良好的动态调整性能,极大提高了系统的稳定性、可靠性.关键词:可编程序控制器;塔式起重机;稳定性1. 传统的塔式起重机的控制现状塔式起重机是我们建筑机械的关键设备,在建筑施工中起着重要作用,我们只用了五十年时间走完了国外发达国家上百年塔机发展的路程,如今已达到发达国家水平并跻身于当代国际市场.随着高层建筑发展,对施工机械提出了新的要求.于是,160TM附着式、45TM内爬式、120TM自升式等都由我国自己设计并制造;八十年代,国家建设突飞猛进,建筑用最大的250TM塔机也应运而生.进入九十年代,现代化进程不断加快,国内外市场对塔机要求越来越高,众多城市大型建筑、水利、电力、桥梁等不断增加,市场的要求加快了新产品开发的力度,先后有400TM、900TM水平臂和300TM动臂式塔机[1,、2].90年代开发生产的塔机产品技术性能均显著提高,起升机构采用三速电机驱动、涡流制动、电动换挡减速箱,变幅回转采用双速电机液力联轴节驱动,或采用变频调速,有多种速度,工作平稳生产效率高.安全装置齐全,动作灵敏可靠,装有防止误操作和野蛮操作装置,可杜绝安全事故[2].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,该技术己进入了成熟稳定的发展应用阶段.可编程序控制器PLC引入到交流电气传动系统后[3,4],使传动系统性能发生了质的变化.在塔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.由变频器构成的交流调速系统可取代直流调速系统,是随着计算机技术特别是大规模集成电路制造技术的不断发展的必然结果,符合起重机的发展趋势,适合发展大起重重量的起重机.2. 塔式起重机PLC控制系统原理本系统将塔式起重机控制系统由继电器控制改为PLC控制,四大机构调速均采用变频调速.塔式起重机控制系统的系统总框图如图1所示[5,8,9].塔式起重机的起升、变幅、回转、运行电动机都需要独立运行,整个系统由6台电动机和4台变频器传动,使用一台PLC加以控制.图1 系统总框图运行机构的起动时间应尽量符合实际需要,起动迅速而平稳;机构的电气制动方式必须着重考虑.对不同的工况,可选择自由制动方式与强制制动方式.在运行机构正常停止时,可选用自由停止方式,其停止时间可按实际生产中的运行情况设定,以尽量满足司机操作塔式起重机的需要为主.为保证起升机构起动时具有足够大的起动转矩,可以通过设定机械制动器的打开时间、变频器的最低运行频率、运行电流之间的关系,以满足机构负载特性的要求.变频器内部参数的设定能保证机构具有良好的调速精度及起制动性能,由于起升机构电机需使用脉冲编码器作为速度反馈装置.通过测量脉冲编码器的脉冲数,利用二者之差控制电机的速度,所以选择脉冲编码器及其安装时,应当考虑周全[6,7,10].3. 系统硬件设计电气控制系统原理图主要包括主电路和PLC外围接线图.1.主电路共有六台电机,同时带有风机冷却装置.2.PLC外围接线电路的I/O接线信号分别与表1中的I/O名称相对应.表1 S7-200 I/O分配表4. 系统软件设计根据塔式起重机控制电路的工作原理,绘制软件流程图如图2所示.图2 系统软件流程图在本系统中,PLC程序设计的主要任务是接受外部开关信号(按钮、联动控制台继电器)的输入,判断当前的系统状态以及输出信号去控制接触器等器件,以完成相应的控制任务。
基于PLC的电动葫芦起重机控制系统设计摘要随着科技进步与经济发展,电能的应用越来越广泛,电气对电能的生产、运输、分配与应用起着控制、调节、检测与保护的作用。
而PLC的引入使得电器控制变得简单方便,只能可靠。
电动葫芦起重机又称电动提升机,是一种轻小型起重设各,广泛应用于重物的提升、下降、平移搬运,可以减轻劳动强度,提高生产效率,改善劳动条件的必各机械,如在工厂、矿山、车站、港口、建筑卜地、水电站、仓库等生产部门中得到应用。
它具有自重轻、构造紧凑、体积小、维修方便、经久耐用等特点。
主要结构是减速器、起升电机、运行电机、断火器、电缆滑线、卷筒装置、吊钩装置、联轴器、软缆电流引入器等集动力与制动于一体。
它的执行机构主要由提升机构和水平移动装置组成,机构由锥型电动机、减速器、钢丝卷筒等组成。
提升电动机通过减速箱拖动钢丝卷筒,电动机正转或者反转,拖动卷筒,可以使吊在钢丝绳上的吊钩上升或下降,实现提升和下放对象,水平移动装置由电动机,减速箱,导轮,“工”字梁等组成。
平移电动葫芦可以在上字梁上来回移动,用机械撞块限制前后两个方向的移动行程。
本文主要是关于电动葫芦起重机控制系统的的设计。
通过对电动葫芦的控制设计以及PLC控制系统的工作原理的分析、系统设计、编程、及上机调试工作的实践,了解机器控制系统的一般设计思路,熟悉和掌握外围电路系统和软件设计的方法,并掌握利用PC对PLC 工作状况进行监控的方法。
关键字:电动葫芦,PLC,变频器,无极调速ABSTRACTAlong with the science and technology progress and economic development. Electric power application is more and more widely . Electrical production, transportation, distribution and application of electricity plays a control role, adjust, test and protection. And the introduction of the PLC make electric control becomes easy and convenient, intelligent and reliable.Also called electric hoist, electric hoist is a small-sized lifting equipment, widely used in weight lifting, lowering, translational carrying, can reduce labor intensity, improve production efficiency, improve the working conditions necessary machinery,. Such as in factories, mines, railway stations, ports, construction, hydropower station, warehouse, etc applied in the production department. It has light weight, compact structure, small volume, convenient maintenance, durability, etc. Main structure is the reducer, lifting motor, motor operation and firearms, cable wire, roll device, hook device, couplings, flexible cable current introduction of device, etc. Integrating force and braking force. Its executive body is mainly composed of hoisting mechanism and horizontal moving device, institutions from cone type motor, speed reducer, the wire reel, etc. Hoist motor through a gearbox drag the wire reel, motor are turning or reverse, drag the reel, can make the hanging on the rope hook up or down, and realize the object of raising and lowering, level of mobile device consists of motor, reducer, the roller, the word "work" beam, etc. Translation can move back and forth on the h beam of the electric hoist, with mechanical collision block limits move in two directions before and after the trip.This article is mainly about the design of the electric hoist control. Through control of the electric hoist design and work principle of PLC control system analysis, system design, programming, and debugging work practice, Know machine control system's general design idea, familiar with and master the peripheral circuit and software design method, and master the method of using PC to monitor PLC working conditions.Keywords: Electric hoist, PLC目录1绪论1.1电动葫芦起重机的系统设计研究的意义1.2电动葫芦课题背景1.3 电动葫芦起重机的发展趋势2 PLC的应用2.1 PLC的构成2.2 CPU的构成2.3 I/O模块2.4 电源模块2.5 PLC系统的其他设备2.6 PLC的通信联网2.7 PLC的应用现状3系统方案设计3.1 系统总体控制方案3.1.1 继电器-接触器的控制3.1.2 PLC的控制3.1.3 PLC控制与继电器-接触器控制相结合3.2控制模块(PLC)的选型及其相关介绍3.2.1 PLC的选型3.2.2 PLC的相关介绍3.3电动机的选型3.3.1电动机的类型3.3.2 电动机容量的确定3.4 电缆的选型4系统硬件电路设计4.1 主电路设计4.2 控制电路设计5系统软件设计5.1 程序流程图设计5.2 程序设计6 结论7 致谢参考文献1绪论1.1电动葫芦起重机的系统设计研究的意义电动葫芦起重机是集电动机,减速机和钢丝绳卷筒(或环涟)为一体的小型起重设备,大多数还带有行走小车,配合单梁桥式或门式起重机,组成一个完整的起重机械。
浅谈PLC的塔式起重机控制系统的设计由于传统的塔式起重控制系统由继电器接触器控制,其控制系统操作复杂、安全性差、电能浪费大、故障率高、效率低。
本文建议设计塔式起重机的多参数监控方法,将变频器与可编程序控制器在控制系统中使用,从而构建基于PLC 核心控制器的塔式起重机多参数安全控制系统。
并于塔式起重机提升机构之上加一套由PG数模转换与旋转编码器构成变频器闭环系统。
经过试验验证,该系统使用较为简便,其调整性能非常好,系统的稳定性、安全性也很好。
标签:PLC;塔式起重机;控制系统引言国家相关标准规定塔机应安装一定的安全装置,按照功能划分,主要有超载保护装置与行程限位器两种。
在塔机作业中,由于某些驾驶员不按照塔机起重特性要求严格操作而野蛮作业,更为严重的是还拆掉了限制器,因此,因违规操作、超重等原因而导致的倒塔事发生非常多。
所以应当对塔机的关键参数进行实时监测,可以增加新的安全监控装置从而实现更智能化、更精确的安全保证。
本文则以PLC为安全系统的核心,从而实现对塔机的变幅位置、起升高度、起重量还有回转状态进行实时监控,在保留原有的安全装置作为二级保护的基础上,进一步提高塔机在工作运行中的安全可靠性。
1 传统的塔式起重机的控制现状在建筑机械中,塔式起重机占据着十分重要的位置,在建筑施工过程中极为关键,我国只费了五十年便完成了发达国家上百年的塔机发展的过程,现在已经与发达国家水平相当,并打入了国际市场。
由于高层建筑的迅速发展,对施工机械要求也越来越高。
所以,45TM内爬式、120TM自升式以及160TM附着式等都是我国自主设计制造;八十年代之后,国家建设事业迅猛发展,于是,最大建筑用的250TM塔机也随之产生。
至九十年代,现代化进程更加迅速,国内外市场对塔機性能的要求逐渐提升,各大城市大型建筑、桥梁、电力、水利也迅速增加,市场需要使新产品的开发力度加大,先后出现300TM动臂式,400TM、900TM 水平臂和塔机。
一种基于PLC的提升机控制系统的设计【摘要】用可编程控制器(PLC)代替传统的继电器逻辑控制回路可以提高矿井提升机的系统控制精度和可靠性,保证矿井提升机的安全运行。
文章介绍了一种基于西门子变频PLC的矿井提升机控制系统。
【关键词】西门子;PLC;提升机前言矿井提升机是煤矿最重要的设备之一,煤的运输,物料、材料的输运,人员的运输等都离不开提升机。
我国传统的矿井提升机主要采用继电器-接触器进行控制,并通过在电动机转子回路中串接附加电阻来实现启动和调速。
这种控制系统存在可靠性差、故障率高、操作复杂、电能浪费大、效率低等缺点。
用可编程控制器(PLC)代替传统的继电器逻辑控制回路可以用丰富的程序指令来实现原电子线路中不易完成的功能,在大大减小体积的同时,提高了系统的控制精度和可靠性,保证了矿井提升机的安全运行。
1矿井提升机变频调速系统设计基于西门子变频PLC的矿井提升机变频调速系统的构成主要包括:变频器、操作控制、形成控制、抱闸制动和能耗制动等,如图1所示。
变频器的作用在于实现提升机升降的变频调速;操作控制的作用在于完成提升机的故障复位、提升/下降启动、紧急制动等操作;行程控制的作用在于对提升机的制动、停车、变速等精确行程的控制;而抱闸控制和能耗控制的作用则是对提升机停车进行有效控制。
在所设计的矿井提升机综合保护控制系统中,主控制器由PLC充当,各个模块构成可编程控制器,以实现保护系统硬件模块化,可以按照设计需要增减模块数量。
在矿井提升机的电控系统中,变频其进行的变频调速主要包括行程变频调速运行、恒减速变频调速停车、恒加速变频调速启动等。
变频器调速的实现是通过电动机输入电源频率的改变,进而对电动机转速作出调解来实现的,因此,其表现出很宽的调速范围。
通常情况下,变频器均可达到0~60Hz,频率调解的精度为0.01Hz,从而在提升机的恒加减速方面,能够很好地满足要求。
可以说,变频器的应用,从真正意义上实现了点击的平滑调速和软启动。
基于PLC和变频器的塔式起重机控制系统设计作者:高培畅来源:《科技创新与应用》2016年第36期摘要:塔式起重机是广泛使用在建筑、冶金、物流等行业中的重要设备之一。
塔式起重机的主要作用是物料的提升和下放,主要应用于建筑行业中的设备,属于循环、间隙运动的机械。
文章主要研究变频器塔式起重机电气控制系统。
关键词:变频器;PLC;塔式起重机1 概述塔吊的组成部件众多,但在这其中,电动机对于系统的作用是最重要的,因为它是机械系统的主要驱动元件,是将电能转换为生产所需的机械能的主要装置。
电机良好的电气性能能够改善机械系统的性能,提高系统的可靠性,降低故障可能性,从而降低维护成本。
塔式起重机的电气执行机构构成需要至少进行三个方向的控制,分别是垂直方向的起升机构、水平方向小车进退的变幅机构以及吊臂旋转的回转机构。
所以此次设计将采用的是传感器限位控制,主要使用的是旋转编码器和转速传感器,旋转编码器的工作方式类似于它在电梯中的,只是我们进行的转速调节线性平滑度要求较低。
同时速度转速传感器可以配合变频器进行PID闭环转速调节。
2 变频器概述西门子MM440系列变频器是一款具有代表性的三相交流异步电动机驱动设备,属于通用型矢量变频器,基于三线交流异步电动机稳态数学模型的控制方式,其核心是通过协调控制电压和频率,最大程度保证电动机气隙磁通稳定与额定值。
该变频器提供的此类控制模式有:线性V/f 控制、抛物线V/f 控制、可编程多点设定V/f 控制、磁通电流控制等。
此外,还有矢量控制功能。
3 方案的设计3.1 塔式起重机的运行控制要求塔式起重机的主要作用是物料的提升和下放,主要应用于建筑行业中的设备,属于循环、间隙运动的机械。
总体的功能要求:(1)起升机构吊钩的升降机构的工作状态分为空载和轻载、重载两类。
(2)变幅机构小车的变幅机构进行的是小车在塔臂进行的进退运动,前臂尖端和末端皆安装有限位开关。
它也能够通过变频器对电机进行速度控制,由于类似回转机构具有一定的惯性冲击,起动和制动不能过快。
基于PLC的塔式起重机控制系统的设计作者:孙发兴王洪兴来源:《中国科技纵横》2016年第19期【摘要】随着经济的发展,建筑行业的发展逐渐繁盛,在此建设过程中其发挥的作用功不可没。
传统的塔式起重机其控制系统主要是由继电器接触器进行控制,无形之中增加了系统操控的复杂性,降低了其安全性,而PLC系统应用则有效改善了此种情况。
基于此,本文对PLC为核心的控制器在塔式起重机控制系统的应用进行研究,并对其设计方法进行探索,提出自己的见解和措施,希望可以为相关人士在该方面的研究提供借鉴。
【关键词】 PLC 塔式起重机控制系统我国经济建设的发展让建筑行业不断发展,建筑工程的质量和进度一直是建设单位所关注的重点。
而提升建筑工程发展的重要支撑则是其机械设备的应用,尤其塔式起重机的应用更是为建筑工程的发展平添动力。
依照国家规定,塔机应当安装一定的安全装置,并对操控系统进行严格的限制和规定,防止因为操作违规而产生危害作用。
因此,对塔式起重机的关键参数进行实时监测就显得非常重要。
以PLC为安全系统核心则可以对塔式起重机的位置变化、高度变化、起重量等进行监控,有效保证塔式起重机的安全操控。
1 PLC系统组成及作用PLC系统的各个部分具有不同的功能和作用。
CPU一般由控制器、运算器、寄存器组成,其集成在一个芯片内,通过总线与存储单元、输入、输出接口电路连接在一起。
其是PLC 进行运算的核心,是进行信号集散的重要“基地”。
存储其主要包括系统程序存储器、用户程序存储器、工作数据存储器,不同的存储器依照各自的需求进行工作,主要是对数据进行相应的存储,保证在数据应用时候能够及时调出。
I/0单元与工程建设现场有很大关联,其能够接受各种设备信号,通过将信号进行转换的方式达到控制操控的目的。
该模块可以说是进行操控的执行元件。
编程器能够让用户进行相应的编制、调试、监视,其所具有的LCD或者CRT显示功能,可以让用户通过屏幕进行对话,实现操控的智能化和便捷化。
设计题目:基于PLC的塔式起重机双电机提升机构控制系统的设计
院系:信息工程学院
专业:自动化1班
姓名:
学号:
指导老师:
完成日期:2011年12 月
目录
一塔机介绍 (3)
二双电机提升机构控制系统的设计 (4)
2.1 提升机构介绍 (4)
2.2 控制主电路设计 (4)
2.3 速度控制 (4)
2.4 起升下降控制 (6)
2.5 档位控制 (6)
2.6 控制电路 (7)
2.7 控制主程序 (7)
三总结 (11)
四参考资料 (12)
基于PLC的塔式起重机双电机提升机构控制系统的设计
一塔机介绍
塔式起重机是一种塔身竖立起重臂回转的起重机械在工业与民用建筑施工中是完成预制构件及其他建筑材料与工具等吊装工作的主要设备。
基本结构图如图1所示。
工作机构主要包括:起升机构、回转机构、小车牵引机构、台车行走驱动机构等;起升机构是塔式起重机中最重要、最基本的机构,是以间歇,重复工作方式,将重物通过其中吊钩或其他吊具悬挂在承载构件(如钢丝绳、链条)上进行起升、下降,或起升与运移的机械设备。
主要安装在塔式起重机的起重臂上。
其主要组成部分有:电机、变速箱、制动器、卷筒、底架、轴承座和安全装置等。
在高层建筑施工中其幅度利用率比其他类型起重机高。
由于塔式起重机能靠近建筑物,其幅度利用率可达全幅度的80%,普通履带式、轮胎式起重机幅度利用率不超过50%,而且随着建筑物高度的增加还会急剧的减少。
因此塔式起重机在高层工业和民用建筑施工的是使用中一直处于领先地位。
应用塔式起重机对于加快施工进度、缩短工期、降低工程造价起着重要的作用。
图1 塔式起重机整体结构图
1-固定基础;2-固定支腿;3-附着装置;4-顶升机构;5-下支座;6-上支座;7-回转机构;8-回转塔身;9-司机室;10-变幅机构;11-载重小车;12-吊钩;13-起重臂;14-起重臂拉杆;15-塔顶;16-平衡臂拉杆;17-平衡臂;18-平衡重;19-起升机构;20-电控柜;21-塔身
二双电机提升机构控制系统的设计
2.1 提升机构介绍
起升机构是塔式起重机最重要的传动机构,它要求重载低速,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。
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,尚能满足工作需要。
8t和8t以上的中大型塔机需要较好的调速性能,调速方式很多,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。
三速电机变极调速使用普通减速机,由三速电机变极而直接起到气盛机构的高、中、低三档速度,结构简单、成本低廉、维修方便,常采用4/8/32极三速电机。
缺点是换挡时有一定的冲击,慢就为速度不是很理想。
常用于4绳最大起重量小于6t 的中小型塔机。
用两电机合成速度,可减小换挡冲击。
2.2 控制主电路设计
起升控制电气控制元件包括万能转向开关、起升接触器、下降接触器、低速接触器、高速接触器、短路接触器、和起升制动器等,起升电机采用2个相同的变极调速三相异步电动机:30Kw,2/4/16极,同步转速分别为3000rpm,1500rpm,375rpm;分别对应为高速、中速、低速绕组配一套液力推杆制动器,起升卷扬机正反转由SQ控制 KM1、KM2 工作,并由 SQ 控制 KM3、KM4、KM5、KM6、KM7、KM8实现调速。
2.3 速度控制
启动时应由低速向高速过度,停机时应从高到低。
甲、乙两电机通过差动变速箱(与汽车后桥差速器的原理相似)可以合成出6个速度,分别是:
Ⅰ速:甲电机低速绕组工作(16极)工作;KM1闭合。
Ⅱ速:甲、乙两电机低速绕组工作(16极)共同工作;KM3、KM6闭合。
Ⅲ速:甲电机中速绕组工作(4极)工作,乙电机低速绕组工作(16极)工作;KM4闭合,KM6闭合。
Ⅳ速:甲电机中速绕组工作(4极)工作,乙电机中速绕组工作(4极)工作;KM4、KM7闭合。
Ⅴ速:甲电机高速绕组工作(2极)工作,乙电机中速绕组工作(4极)工作;KM5、KM7闭合。
Ⅵ速:甲电机高速绕组工作(2极)工作,乙电机高速绕组工作(2极)工作;KM6、KM8闭合。
控制主电路图如图2
图2控制主电路图
起升安全超力矩限位器SQ 的常开不接通、超力矩接触器KM19不接通,起升万向控制开关接通。
若超载超力矩限位SQ 接通、超力矩接触器KM19得电,万能转向开关不通电。
主控制电路不通电。
2.4 起升下降控制
万能转向器起升档时,起升限位和下降限位器 SQ2、SQ3的常闭触点接通、下降接触器 KM2 的常闭接通,则 KM1得电、电机正转、主卷扬收钢丝绳,执行起升动作。
万能转向器下降档时, KM1的常闭接通、KM2得电,电机反转、主卷扬放钢丝绳,执行下降动作。
2.5 档位控制
I 档:及启动档,I1.0通电,上升的时候电机以速度I 提升。
II 档:手柄正、反Ⅱ档均为空档;为保持速度档。
III 档:加速档,手柄正反III 档均为加速档。
图3 档位控制
将手柄打在下降Ⅲ档时,控制系统将使电机下降从Ⅰ速相隔2秒逐次加速至Ⅵ速;当加速至某一速度时,手柄回到Ⅱ档,速度将保持在原档位不变。
当手柄回到Ⅰ档,速度将逐次降到Ⅰ速;当电机正在运行,手柄回到零位或反向档位 1 3 5 2 4
6
Ⅰ
Ⅲ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅲ
0 提升
下降
时时,无论此时速度为哪一档位,速度将逐次降到Ⅱ速,保持2秒,然后停止;然后反向启动运行。
2.6 控制电路
部分控制电路如图4
图4 部分控制电路
2.7 控制主程序
三总结
通过两周短暂的设计,基于PLC的塔式起重机双电机提升机构控制系统最后在试验台上成功实现。
此次设计是对大三所学过的PLC编程和电机拖动的巩固和加深,通过自己编程、调试、最后完美的实现,感觉很高兴,但是在设计过程中也遇到了较多困难,诸如程序的编写,包括循环移位指令的使用、调速指令的采用等等,不仅自己查阅书籍资料,而且还向老师同学请教,最终这些问题得以解决。
近年来,我国塔机行业通过公关,在认真研究国外技术,结合国情实际情况下,研究出不少好产品,如CAD模块化塔机组合设计,起重、布料两用塔机等。
开发过程中,也解决了大功率起升机构的无极变速、PLC控制问题以及长期困扰人们的起升机构乱绳打扭问题等。
以上问题都是自主开发采用国外关键元器件的办法实现的,但知识产权是自主的。
其中塔机的工作状态监控是我国塔机急需解决又必须解决的课题,这需要对国外技术进行扬弃,根据我国的饿国情着力进行研制,如能解决将会大大推动我国塔机技术发展向质的飞跃。
参考资料
[1] 刘保录. 电机拖到与控制[M]. 西安:西安电子科技大学出版社,2006.
[2] 张万忠,刘明芹. 电器与PLC控制技术[M]. 北京:化学工业出版社,2003.
[3] 黄时伟, 塔机起升机构调速技术,长沙中联重工科技股份发展有限公司,2009.8.。