基于plc的10t橋式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 除兩電路之間的相互干擾；為整個電路的感性負(fù)載（電動機(jī)）提供容性無功功率；電容器組還有儲能的作用。（3）限流電路變頻器接通電路的瞬間，濾波電容的充電電流很大，此充電電流可能損壞整流橋。 ，當(dāng)電路中串入限流電阻RL后，就限制了電容充電電流，對整流橋起保護(hù)作用。但當(dāng)電容器組CF1和CF2沖電到一定程度時，限流電阻RL就起反作用了，會妨礙電容器組CF1和CF2進(jìn)一步充電。為此，在RL旁并了一個短路開關(guān)，當(dāng)電容器組CF1和CF2充電到一定程度時，讓其接通，將RL短路。但在很多變頻器中已由晶閘管SL所代替。（4）制動電路 中變頻器的制動電路由制動電阻RB和晶閘管VB組成。電動機(jī)在工作頻率下降的過程中，其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速會超過此時的同步轉(zhuǎn)速，處于再生制動狀態(tài)，拖動系統(tǒng)的動能反饋到直流電路中，但直流電路能量無法回饋給交流電網(wǎng)，只能由電容器組CF1和CF2吸收，使直流電壓不斷上升（程為泵升電壓），升高到一定程度，就會對變流器件造成損害。為此，在電容器組CF1和CF1旁并聯(lián)了制動電阻RB和制動單元（功率開關(guān)管）相串聯(lián)的的電路。當(dāng)再生電能經(jīng)過逆變器的續(xù)流二極管反饋到直流電路時，將電容器的電壓升高，觸發(fā)導(dǎo)通與制動電阻RB相串聯(lián)的功率開關(guān)管VB, 讓電容放電電流流過制動電阻RB，再生電能就會消耗在電阻上，放電電流的大小由功率開關(guān)管VB控制。此方法適用于小容量系統(tǒng)。另一種方法就是整流電路中設(shè)置反并聯(lián)逆變橋，將再生電能回饋給交流電網(wǎng)。此方法適用于大容量系統(tǒng)。(5) 逆變電路三相逆變電路時由V1~V6晶閘管構(gòu)成的三相逆變橋電路和續(xù)流電路組成。逆變橋電路的功能是把整流濾波后的直流電逆變成頻率、幅值都可調(diào)節(jié)的交流電。除晶體管以外，其他的電力電子器件都可使用。續(xù)流電路是由VD7~VD12二極管構(gòu)成。其主要功能是：一是為電動機(jī)的感性無功電流返回直流電源提供通道；二是，當(dāng)頻率下降時，隨之同步轉(zhuǎn)速也下降時，電動機(jī)處于回饋制動狀態(tài)，再生電流將通過續(xù)流二極管D7~D12返回直流電源；三是，在逆變過程中，同一橋臂的兩個逆變管以很高的頻率交替導(dǎo)通和截止，在交替導(dǎo)通和截止的換相的過程中也需要續(xù)流二極管D7~D12提供通道。2. PWM控制技術(shù)　PWM（Pulse Width Modulation）控制技術(shù)就是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效的獲得所需要的波形（含形狀和幅值）；面積等效原理是PWM技術(shù)的重要基礎(chǔ)理論；一種典型的PWM控制波形SPWM：脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形稱為SPWM波。逆變橋式電路就是通過PWM的控制得到了電壓和頻率可調(diào)的交流電。SPWM型脈寬調(diào)制是這樣實(shí)現(xiàn)的，在開關(guān)元件的控制端加上兩種信號：三角載波和正弦調(diào)制波。當(dāng)正弦波的值在某點(diǎn)上大于三角波的值時，開關(guān)元件導(dǎo)通，輸出矩形脈沖，反之，開關(guān)元件截止。而根據(jù)面積等效原理，矩形脈沖可以等效成正弦波。改變正弦波調(diào)制波的幅值（不超過三角的幅值）就可以改變輸出電壓脈沖的寬度，從而改變輸出電壓在相應(yīng)時間間隔內(nèi)的平均值大小，當(dāng)改變正弦調(diào)制波的頻率時，就可以改變輸出電壓的頻率。 3．三菱變頻器FRF500系列的接線端的功能本設(shè)計(jì)所使用的變頻器都是FRF500系列的。變頻器的接線端口分為上下兩部分，上部分為控制接線端，下部分為主電路接線端。由這兩個看來，變頻器的主電路接線端子和控制電路的接線端子是比較多的，可以通過了解一下各端子的作用有助于正確使用。 變頻器的主電路接線端子 變頻器的控制電路的接線端子。 變頻器主電路接線端子說明端子號端子名稱 說 明R, S, T交流電源輸入連接工頻電源U, V, W變頻器輸出接三相異步電動機(jī)R1, S1控制回路電源與交流電源端子R，S連接。當(dāng)變頻器保持異常顯示和異常輸出，應(yīng)拆下RR1和SS1之間的短路片，并提供外部電源到此端子。P, PR連接制動電阻器拆開端子PRPX之間的短路片，在PPR之間連接選件制動電阻器P, N連接制動單元連接選件FRBU型制動單元，或電源再生單元（FRRC）.P, P1連接改善改善功率因素DC電抗器拆開端子PP1間的短路片，連接選件改善功率因數(shù)用的電抗器PR, PX連接內(nèi)部制動回路用短路片將PXPR間短路時內(nèi)部制動回路便生效（）。 變頻器控制電路接線端子的說明端子號端子名稱 說 明STF正轉(zhuǎn)啟動STF信號處于ON為正轉(zhuǎn)，處于OFF為停止。程序運(yùn)行模式時為程序開始信號。當(dāng)STF和STR同時為ON時，為停止指令STR反轉(zhuǎn)啟動STR信號ON為逆轉(zhuǎn)，OFF為停止STOP啟動自保持選擇使STOP信號處于ON，可以選擇啟動信號自保持。RHRM,RL多段速度選擇用RH,RM和RL信號的組合可以選擇多段速度。JOG電動模式選擇JOG信號ON時，選擇點(diǎn)動運(yùn)行，用啟動信號也能點(diǎn)動。RT第2加減速時間選擇RT信號處于ON時選擇第2加/減時間。端子號端子名稱說 明MRS輸出停止RS信號為ON時，變頻器輸出停止。用電磁制動停止電動機(jī)時，用于斷開變頻器的輸出。RES復(fù)位用于解除保護(hù)回路動作的狀態(tài)，然后斷開。AU電流輸入選擇只有端子AU信號處于ON時，變頻器才可用直流4~20mA作為頻率設(shè)定信號。CS瞬時停電再啟動CS信號預(yù)先處于ON時，瞬間停電再恢復(fù)時變頻器便可自行啟動。SD公共輸入端子接點(diǎn)輸入端子和FM端子的公共端。直流24 V,PC直流24V電源和外部晶體管公共端接點(diǎn)輸入端當(dāng)連接晶體管輸出，如可編程控制器時，將晶體管輸出用的外部電源公共端接到該端子時，可以防止因漏電而引起的誤動作。也可用于直流電源輸出。10E頻率設(shè)定用電源DC10V容許負(fù)載電流是10ｍＡ,10DC5V容許負(fù)載電流是10ｍＡ,2頻率設(shè)定（電壓）輸入DC0~5V時5V對應(yīng)最大輸出頻率，輸入輸出成比例。4頻率設(shè)定（電流）DC4~20Ma,20mA對應(yīng)對大輸出頻率，輸入輸出成比例，只有端子AU處于ON時該輸入信號有效。1輔助頻率設(shè)定輸入頻率信號時，端子2或4的頻率設(shè)定信號和這個信號相加。5頻率設(shè)定公共端頻率設(shè)定信號（端子2,1或4）模擬輸出端子AM的公共端子。不要接大地。A,B,C異常輸出指示變頻器因保護(hù)動作而輸出停止的轉(zhuǎn)換接點(diǎn)。AC200V ,DC30V ,異常時，BC間不導(dǎo)通，（AC不導(dǎo)通），正常時，BC間導(dǎo)通(AC不導(dǎo)通) 。RUN變頻器正在運(yùn)行變頻器輸出頻率為啟動頻率以上時為低電平，正在停止或正在制動為時為高電平1。容許負(fù)載為DC24V ,端子號端子名稱說 明SU頻率達(dá)到信號輸輸出頻率到達(dá)設(shè)定頻率的177。10%時為低電平，正在加/減速或停止時為高電平1 , 容許負(fù)載DC24V,。OL過載報(bào)警當(dāng)失速保護(hù)功能動作時為低電平，失速保護(hù)解除時高電平1，容許負(fù)荷為DC24V,IPF瞬時停電電壓不足保護(hù)動作時為低電平容許負(fù)載為DC24V,FU頻率檢測輸出頻率為任何設(shè)定的檢測頻率以上時為低電平，以下時高電平，容許負(fù)載為DC24V,SE集電極開路輸出公共端端子RUN,SU,OL,IPF,FU的公共端子FM指示儀表用可以從16種監(jiān)視項(xiàng)目中選1種作為輸出*2，例如輸出頻率、輸出信號與監(jiān)視項(xiàng)目的大小成比例。AM模擬信號輸出—PU借口通過操作面板的接口，進(jìn)行RS485通信遵守EIA RS485標(biāo)準(zhǔn)；通信方式為多任務(wù)通信；通信速率最大為192000b/s；最長距離500m 變頻器電路接線圖 變頻器的選擇和參數(shù)設(shè)定1. 變頻器的選擇本設(shè)計(jì)中橋式起重機(jī)共有六個電動機(jī)需要變頻器來控制，即大車兩個電機(jī)、小車起升機(jī)構(gòu)各一個。四臺電機(jī)選用三臺變頻器來控制， 橋式起重機(jī)的電機(jī)的型號及功率起升機(jī)構(gòu)電機(jī)型號/KWYZR200L6Z/22小車電機(jī)YZR132M6Z/大車電機(jī)YZR160M26/2起升機(jī)構(gòu)電機(jī)為YZR200L6Z/22型號，該電機(jī)是6個磁極，額定轉(zhuǎn)速964r/min, 額定電壓為380V。小車電機(jī)為YZR132M6Z/，6個磁極，額定轉(zhuǎn)速908r/min，, 額定電壓為380V。大車電機(jī)為YZR160M26/，為兩臺這樣的電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速940r/min，額定電流18A, 額定電壓為380V。橋式起重機(jī)的負(fù)載類型屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載類型，有兩種變頻器類型可以選擇：一是采用普通功能型變頻器。二是采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變頻器。本設(shè)計(jì)采用普通型變頻器。變頻器的容量要與電動機(jī)功率優(yōu)化匹配，但不能僅由電動機(jī)的功率確定變頻器的容量，變頻器的額定輸出電流也是選擇變頻器的容量時必須考慮的。① 連續(xù)恒載單臺變頻器單臺電動機(jī)運(yùn)行的場合所需的變頻器容量（kVA）需要同時滿足下列的三個計(jì)算式 () () ()式中：為負(fù)載所要求的電動機(jī)的軸輸出功率；為電動機(jī)的效率（）；為電動機(jī)的功率的因數(shù)（）；為電動機(jī)的電壓(V)為電動機(jī)工頻電源時的電流（A）為電流波形的修正系數(shù)（~）為變頻器的額定容量（kVA）為變頻器的額定電流（A）。此三個變頻器容量的計(jì)算公式用于單臺變頻器為單臺電動機(jī)連續(xù)運(yùn)行的情況。以上三個等式是統(tǒng)一的想，選擇變頻器時應(yīng)同時滿足三個等式的關(guān)系，尤其是“變頻器電流”這么一個較關(guān)鍵的量。起升機(jī)構(gòu)電機(jī)為YZR200L6Z/22型號，該電機(jī)是6個磁極，額定轉(zhuǎn)速964r/min, 額定電壓為380V。將其相關(guān)參數(shù)帶入以上三式，其中 ，在式() 中 ≥() 中 ≥() 中 ≥小車電機(jī)為YZR132M6Z/，6個磁極，額定轉(zhuǎn)速908r/min，, 額定電壓為380V。將其相關(guān)參數(shù)帶入以上三式，其中 ，在式() 中 ≥() 中 ≥() 中 ≥。 FRF540系列變頻器的參數(shù)表型號FRF540□□KCH11152230374555額定容量(KVA) 額定電流（A）1623293543577085106過載能力120%60秒，150% （反時限性）電壓三相，380V至480V ，50Hz/60Hz再生制動轉(zhuǎn)矩最大值15%使用率連續(xù)電壓波動范圍323至528V頻率波動范圍177。5%冷卻方式自冷強(qiáng)制風(fēng)冷② 一臺變頻器并聯(lián)多臺電機(jī)運(yùn)行一臺變頻器并聯(lián)多臺電機(jī)運(yùn)行，上述關(guān)于變頻器容量的選擇原理仍適用。在電動機(jī)總功率相等的情況下，由多臺小功率的電動機(jī)并聯(lián)，要比由臺數(shù)少而功率大的電動機(jī)并聯(lián)效率低。兩者的電流總值并不相等。因此可以根據(jù)各電動機(jī)的電流總值來選擇變頻器，而不是根據(jù)功率總值來選擇變頻器。大車電機(jī)為YZR160M26/，為兩臺這樣的電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速940r/min，額定電流18A, 額定電壓為380V。將其相關(guān)參數(shù)帶入以上式，其中 ，在式 () 中 ≥ () 中 ≥。2． 變頻器參數(shù)設(shè)定三菱變頻器FRF540系列的部分參數(shù)表 三菱變頻器參數(shù)表變頻器參數(shù)的設(shè)定主要通過控制面板來是實(shí)現(xiàn)，通過MODE鍵來進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換操作，用上下鍵來進(jìn)行參數(shù)大小的調(diào)節(jié)，用SET鍵來進(jìn)行設(shè)定。（1） 操作模式選擇 () 是操作模式的選擇，設(shè)置為2，即“外部操作模式”。（2） 輸出頻率范圍 (，) “上限頻率”設(shè)置為60Hz。 “下限頻率”設(shè)置為0Hz。（3） MRS輸入選擇 () “MRS輸入選擇”設(shè)置為2，即“常閉輸入”。（4） “加/減速曲線”選擇 () 設(shè)置為2，即“S形加/減速B”。 該加減速曲線具有緩和加/減速時的振動的效果，防止運(yùn)輸時負(fù)荷的倒塌。（5） 轉(zhuǎn)速顯示 () “速度設(shè)定轉(zhuǎn)換”設(shè)置為6，因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)所使用的電機(jī)的極對數(shù)都是6極的。（7）頻率到達(dá)動作范圍 () “頻率到達(dá)動作范圍”設(shè)置為5，即5% 。（8）瞬停再啟動 () “瞬停再啟動動作選擇”設(shè)置為0，即斷電通電后以斷電前的頻率運(yùn)行。頻率搜索開始檢測瞬時掉電后開始頻率搜索。（9） 適用電機(jī) () “適用電機(jī)”設(shè)置為1，即恒轉(zhuǎn)矩電機(jī)。（10） 電壓輸入 () “05V/010V選擇”設(shè)置為1，即05V。（11）逆轉(zhuǎn)防止選擇 () “逆轉(zhuǎn)防止選擇”設(shè)置為0，即正轉(zhuǎn)和逆轉(zhuǎn)均可。（12）PID控制 (～) “PID比例常數(shù)”設(shè)置為9999，即無效。 “PID積分時間”設(shè)置為9999，即無效。（13） 輸出欠相保護(hù)選擇 () “輸出欠相保護(hù)選擇”設(shè)置為1，即輸出欠相保護(hù)有。（14） 頻率設(shè)定