15t_3t桥式起重机电气控制电路的变频改造

行车电气控制系统变频调速改造设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：摘要本设计基于可编程序控制器（PLC）和变频器的桥式起重机控制系统的改进。

阐述了交流桥式起重机在实际中的应用以及PLC在改造方案中的确定，亦涉及在改造过程中设备的选型。

本文以日本三菱公司FX2N系列PLC为例，讲述了PLC 在交流桥式起重机改造中的的控制方案。

与传统控制方案相比，采用PLC控制的桥式起重机可以简化繁重的设备，使控制更加安全可靠。

从经济效益与环境效益的角度分析，本设计虽然前期投入一部分资金用于购买PLC及变频器等设备，但是长期运行后的维修成本远低于原系统，并且节能可达30%左右。

设计中变频器通过PLC进行无触点控制，使设备运行更加准确，并且减轻了人员的劳动强度，提高了工作效率。

【关键词】桥式起重机、变频器、PLC、控制系统AbstractThis text discussion the improved design of bridge crane control system based on PLC and frequency converter. Introduced the application of Bridge crane, the application of PLC in reconstructive transform and choosing the device. The text takes Mitsubishi Japan FX2N PLC series as an example, introduced the control project of Bridge crane system. Compared with traditional control scheme，PLC-based Bridge Crane can Simplify the heavy equipment，and make control more safety and reliable. Analysis from economic benefits and environmental benefits, The maintenance cost is far below original system after long-term operation，and Saves about 30% of energy，beside a fond musts put into buying PLC and inverter and other equipment . In this design, Inverter non-contact programmable controller controls the equipment to run more accurate, as well as reduced labor strength, increased efficiency.【Key words】bridge crane; frequency converter; PLC; control system目录摘要 (1)1绪论 (1)2设计要求及方案选择 (4)2.1 系统设计要求 (4)2.2 题目分析 (4)2.3 系统方案选择 (5)3系统主要硬件介绍 (7)3.1 可编程控制器 (7)3.1.1 PLC概述 (7)3.1.2 PLC的系统组成与各部分作用 (8)3.1.3 FX系列PLC的特点 (10)2N3.2 变频器 (12)3.2.1 变频器的简介 (12)3.2.2 交-直-交PWM变压变频器基本结构 (14)3.2.3 三相异步电动机的变频调速 (15)3.3 限位器及安保电路 (18)4系统总体方案设计 (20)4.1 控制系统的I/O点地址分配 (20)4.2 控制各电机的变频器输入控制断的安排 (21)4.3 PLC系统选型 (22)4.4 变频器的选用 (22)4.5 电气控制系统原理图 (25)4.5.1 主电路图设计 (25)4.5.2 PLC接线图设计 (26)4.5.3 主、副钩起升机构设计 (27)4.5.4 大、小车运行机构设计 (28)4.6 辅助器件选择 (30)4.7 系统流程图 (33)4.7.1 大车控制系统 (33)4.7.2 小车控制系统 (34)4.7.3 升降控制系统 (35)4.7.4 升降悬停控制系统 (36)5系统软件设计 (38)5.1 三菱PLC编程软件简介 (38)5.2 运行流程图 (39)5.3 梯形图 (40)5.4 改造后桥式起重机工作过程 (44)6系统仿真及调试 (46)7设计总结与体会 (47)致谢 (48)参考文献 (49)1绪论1).传统桥式起重机控制系统存在的问题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。

桥式起重机电气操纵电路的变频改造柳州市环城建筑工程劳务有限责任公司张XX15T/3T桥式起重机要紧由主钩（15T）、副钩（3T）、大车和小车四部份组成。

大车的轨道敷设在沿车间双侧的立柱上，大车可在轨道上沿车间纵向移动；大车上有小轨道，供小车横向移动；主钩和副钩都装在小车上，主钩用来提升重物，副钩除可提升轻物外，也协助主钩翻转或倾倒工作用，但不许诺两钩同时提升两个物件。

1 问题提出桥式吊车电气传动共有大车电动机2台，小车电动机1台，共5台，采纳转子串电阻的方式启动和调速。

由于工作环境恶劣，粉尘或有害气体对电动机集电环、电刷和接触器侵蚀较大，加上任务重、操作程序难以保证，冲击电流大、触头消蚀严峻、电刷冒火，电动机转子绕组所串的电阻因长期发烧而烧损、断裂，因此故障率较高。

电动机转子绕组串电阻调速，机械特性软，负载转变时转速也转变，调速成效差；转子绕组串电阻长期发烧，电能浪费大，效率低。

平均每一个月发生较大的故障5次，对生产阻碍较大。

因此，要从全然上解决桥式吊车的各类短处，只有利用PLC作为操纵装置并采纳变频器变频调速技术来解决。

2 改造方案桥式吊车电气传动系统选用了功能强、速度快的三菱FX2N-80MR型PLC操纵器。

由于该系统主若是一些逻辑操纵，因此以PLC作为操纵核心。

变频器采纳FR-A740型和FR-A540型，系统的组成方框原理图，如图1所示。

可行性分析桥式起重机的5台电动机都需要调速，因此各有独立的调速系统。

其中主钩、辅钩是位能负载，要求恒力矩、四象限运行，性能要求高，调速操纵较为复杂。

桥式起重机要求起动力矩大，低速时需大力矩输出，一样U/f操纵，转差频率操纵的变频器无法知足负载转变猛烈要求。

磁通矢量操纵方式是基于电动机的动态数学模型，通过坐标变换把异步电动机仿照成直流电动机的操纵方式，即将异步电动机的定子电流分解成产生磁场的电流分量（励磁电流）和与磁场相垂直的产生转矩的电流分量（转矩电流），通过操纵电动机的励磁电流和转矩电流大小、相位，就能够够对电动机的励磁电流和转矩电流大小、相位任意操纵，从而达到操纵电动机转矩的目的，也就操纵了电动机的转速。

桥式起重机电控系统改造天车也称桥式起重机，主要用来起吊、放下和搬运重物、并使重物在一定距离内水平移动的起重、搬运的设备，它是由大车、小车、减速机、电动机、控制系统等设备构成。

客户公司是以生产镀锌钢卷为业务的加工型企业，由于钢卷的重量大、形状特殊，因此搬运完全依赖于天车，它的运转情况直接影响到公司的正常生产，甚至涉及到工人的人身安全。

一、问题的出现因为生产需求，在仓库及车间各装配2台25吨起重量的天车，在使用过程当中经常出现相同问题：（1）起动电流过大，对电网冲击大；（2）机械设备使用寿命过短，电机连轴器、钢绳等机械易磨损；（3）接触器、继电器等电器元件的触头、线圈经常烧坏；（4）电动机故障率高。

而维修天车属于高空作业，极不方便，而且天车故障很大程度上影响了生产进度。

基于上述原因，客户要求对天车故障全面检查，进行改进。

二、故障检查与分析经过详细的检查、试验以及分析，产生故障的原因有5个方面：（1）拖动电动机容量大，起动时电流对电网冲击大，而且电动机一直在额定转矩下工作，电能浪费严重。

（2）天车升降、小车、大车起动、停止速度过快，而且都是惯性负载，机械冲击也较大，机械设备使用寿命缩短，操作人员的安全系数较差，设备运行可靠性较低。

（3）天车每天需进行大量的搬运工作，由于绕线式电机调速是通过电气驱动系统中的主要控制元件---交流接触器并通过继电器来接入和断开电动机转子上串接的电阻，切换十分频繁，在电流比较大的状态下，容易烧坏触头、线圈。

同时因工作环境恶劣，转子回路串接的铜电阻因灰尘、设备振动等原因经常烧坏、断裂。

因而设备故障率比较高，维修工作量比较大。

同样小车、大车的运转也存在上述问题。

（4）在天车起升的瞬间，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。

（5）为适应天车的工况，操作人员经常性的反复操作，导致天车的电器元件和电动机始终处于大电流工作状态，降低了电器元件和电动机的使用寿命。

摘要桥式起重机是企业生产中用来搬运货物的重要设备。

在长期使用后，某厂15/ST桥式起重机频繁的出现故障，使工厂的正常生产受到了严重的影响。

在不改变桥式起重机运行机构的条件下，可使用交流变频调速器和可编程控制器，对该设备的起升系统进行电气控制技术改造，并设计了配套的技术改造方案，主钩电机调速选用FR-A540-45 W变频器；副钩电机调速选用FR-A540-1 SW 的变频器；并使用三菱FX2N-80MR作为起升系统的电气PLC控制器。

本文结合交流变频技术与PLC控制技术，根据工厂设备的要求，绘制了变频器的端口接线图，定义可编程控制器的输入和输出端口并绘制端口接线图。

设计了起升装置的PLC梯形图；编写了相应的PLC控制程序。

解决了设备在控制过程中存在的安全隐患，提高了控制精度。

关键词:桥式起重机起升装置改造交流变频调速可编程控制器AbstractBridge crane is one of the important equipment used to transport goods in enterprise production. After using for a long time, a factory 15/2T bridge crane frequent malfunction, have seriously affected normal production of the factory.Without changing under the condition of bridge crane operation mechanism, can use ac frequency conversion speed regulator and programmable controller, the equipment of the hoisting system of electrical control technology renovation, and design form a complete set of technical transformation scheme, main hook to choose FR - A540-45 W inverter motor speed; Vice hook to choose FR-A540-motor speed frequency converter; And the use of mitsubishi FX2N-80-MR lifting system of electrical PLC controller.Based on the ac frequency conversion technology and PLC control technology, according to the requirement of the factory equipment, made port wiring diagram of the inverter, definition of the programmable controller input and output ports and draw port wiring diagram. Design the PLC ladder diagram of lifting device; Write the corresponding PLC control program. To solve the hidden trouble in security equipment in the control process, improve the control precision.Keywords: bridge crane hoisting device transform ac frequency control of motor speed programmable controller目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 桥式起重机的组成 (1)1.3 桥式起重机电气控制系统 (1)1.4 桥式起重机电气设备及功能 (2)1.5 桥式起重机电气故障分析 (3)1.6 改造方案研究 (4)1.7 本章小结 (5)2 桥式起重机电气改造方案研究 (6)2.1 确定起重机升降机构的电气系统改造方案 (6)2.2 本改造方案的优点 (6)2.3 本章小结 (7)3 三相交流异步电机变频调速和PLC控制技术基础 (8)3.1 三相异步交流电动机变频调速的优点 (8)3.2 变频调速器 (9)3.3 PLC控制技术基础 (11)3.3.1 可编程序控制器概述 (11)3.3.2 PLC的性能指标 (11)3.3.3 可编程控制器的分类 (11)3.3.4 可编程控制器的基本运用 (12)3.3.5 可编程序控制器的特点 (13)3.3.6 可编程控制器的组成及原理 (14)3.2 编程语言 (15)3.3 可编程控制器的工作原理 (16)3.4 本章小结 (18)4 起重机的电气系统改造硬件选择 (19)4.1 起重机升降装置改造前主要参数 (19)4.2 主钩电机与副钩电机基于功率的定型 (19)4.3 主、副钩变频器选型 (20)4.4 可编程控制器的选型 (22)4.4.1 可编程控制器的输入输出点表统计 (22)4.4.2 电气控制PLC的选型确定 (24)4.5 本章小结 (24)5 起重机起升装置的电气控制系统的改造接线 (25)5.1 可编程控制器的输入输出点定义 (25)5.2 起升装置的改造接线 (26)5.3 电气控制PLC程序设计 (28)5.4 本章小结 (29)6 桥式起重机电气系统改造施工及调试 (30)6.1 起重机改造设备的采购及施工 (30)6.2 本章小结 (31)致谢 (33)参考文献 (34)1 绪论1.1 选题背景桥式起重机是企业生产中用来搬运货物的重要设备，它是可沿轨道运行的桥梁式结构起重机。

桥式起重机电气调速系统的改造摘要：随着工业自动化的发展，PLC、变频器在设备改造中得到了广泛应用。

桥式起重机是工矿企业中应用十分广泛的一种起重机械，针对传统桥式起重机电气拖动系统能耗大、效率低、低速起动力矩小等问题，采用变频技术对桥式起重机电气拖动系统进行改造。

改造后的系统运行平稳，定位准确，安全性、可靠性大幅提高。

关键词：桥式起重机；电气调速；系统改造1前言起重机调速绝大多数需在运行过程中进行,而且变换次数多,故机械变速一般不太适合,大多数需采用电气调速。

随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，变频调速技术以其优异的调速、启动和制动性能、高效率、高可靠性和良好的节电效果在诸多领域得到了广泛应用。

因此，为提高桥式起重机运行的安全性和精确性，有必要采用变频器对桥式起重机电力拖动系统进行技术改造。

2桥式起重机变频调速系统的组成桥式起重机的运行机构由大车的横向运动，小车的纵向运动以及吊钩的升、降运动3个基本独立的拖动系统构成。

为保证起吊的重物能按要求准确定位，桥式起重机的5台电动机都需要调速，故各有独立的调速系统，所以主钩、副钩、大车、小车各配备1台变频器进行独立变频调速，并全部由1台PLC加以控制。

图1所示为PLC控制桥式起重机变频调速系统的组成框图。

图 1 PLC 控制桥式起重机变频调速系统组成框图由于起升机构是位能负载，对变频控制系统要求启动转矩大、零速满转矩，抓吊重物离开或接触地面瞬间的负载剧烈变化能平滑控制；在起升、下放和保持的过程中确保重物平稳不下落（溜钩），安全性能要求比较高。

因此，为了获得快速的动态响应，实现对转矩的快速调节，获得稳定的工作状态和良好的机械特性，选用矢量控制方式的变频器对桥式起重机的起升机构进行控制。

矢量控制的基本原理是模拟直流电动机转矩控制方法，通过矢量的坐标变换将异步电动机的定子电流分解成假想的产生磁场的电流分量（励磁电流）和与磁场相垂直的产生转矩的电流分量（转矩电流）分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，从而达到控制异步电动机转矩的目的。

起重机变频改造方案及流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!一、方案概述起重机变频改造是将传统的起重机控制系统升级为变频调速控制系统，以实现更精确的速度控制、更高的效率和更低的能耗。