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1、河南工学院毕业设计/论文 毕业设计（论文）论文题目：桥式起重机的变频调速系 部： 电气工程系 专 业： 电机与电器 班 级： 2013级01班 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2016年05月06号摘要桥式起重机作为物料搬运系统中的一种典型设备，在工业生产中应用广泛，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必要的。本文根据桥式起重机大车运行的特点，采用分散驱动，结合变频调速技术，完成了桥式起重机固定三段频率的调速。将PLC作为逻辑控制器，并且为其设计了梯形图，将凸轮控制器的信号作为PLC的输入信号，PLC的输出接中间继电器线圈，通过继电器的触点
2、控制变频器的数字输入口实现与变频器相连的两台电动机的变频调速。为了方便控制和应急处理，设计了起动、停止、故障复位和急停按钮。同时可以将电动机铭牌相关参数输入到变频器，运用变频器的保护功能保护电路。通过本设计可以控制电动机的起动、停止、运行方向、速度换挡和故障复位。从而减少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和可靠性。关键词：桥式起重机，凸轮控制器，可编程序控制器，变频调速ABSTRACTBridge crane as a material handling system of a kind of typical equipment, is widely
3、 used in industrial production, significant role. Therefore to improve the operating efficiency of the bridge crane to ensure the safety and reliability of operation, reduce material handling costs is very necessary.The according to the characteristics of the crane operation, adopting the driving of
4、 disperse, combining with the technology of frequency conversion, completed the bridge crane fixed frequency speed control. The PLC as logic controller, and the design of the ladder diagram, the cam controller signal as the input signal of the PLC, the PLC output connected to an intermediate relay c
5、oil, through the contacts of the relay control of the digital converter input port and inverter connected two motor variable frequency speed regulation. In order to facilitate control and emergency treatment, the design of the starting, stop, reset the fault and emergency stop button. At the same ti
6、me the motor nameplate parameters input to the inverter, Using inverter protection circuit protection. Through this design can control the motor starting, stop, running direction, shift speed and fault reset. Thus reducing the traditional relay - contact type control system of intermediate links, re
7、ducing the hardware and control line, greatly improving the stability and reliability of the system.Key words: bridge crane cam controller programmable controller variable frequency speed regulation目录摘要I目录III第一章 绪论11.1 桥式起重机电气传动技术的国内外发展概况11.2 传统桥式起重机控制系统存在的问题21.3 本课题的研究意义及主要内容21.4 本章小结3第二章 变频调速的原理42
8、.1 交流异步电动机变频调速原理42.2 变频调速系统的控制方式42.3 变频器的基本结构52.4 本章小结9第三章 MM440与S7-20093.1 MM440变频器93.2 PLC系统组成与各部分的作用103.3 变频器和PLC的关系133.4 本章小结13第四章 桥式起重机大车变频调速系统设计154.1 桥式起重机大车组成及特点154.2 系统总体设计164.3 变频器参数设计及PLC的I/O分配184.4 变频器实现三段调速原理的解释204.5 PLC程序设计204.6 电器布置图和电气接线图214.7 本章小结24第五章 总结与展望25致谢26参考文献27附录.28-III-第一章
9、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，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:
10、(1) 、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，该技术己进入了成熟稳定的发展应用阶段。法国、英国、德国等大电气公司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
11、到了新的技术高度。(2)、变频调速:目前，变频调速的控制方法有恒压频比控制，转差频率控制，矢量控制，直接转矩控制等。这些控制方法都得到了不同程度的应用，但其控制性能有一定的差异。直流电动机之所以与有良好的控制性能，其根本原因是当励磁电流恒定时，控制电枢电流的大小就能无时间滞后的控制瞬时转矩的大小。异步电动机产生瞬时转矩的原理虽然与直流电动机相同，但由于建立气隙磁场的励磁分量和电磁转矩所对应装置电流有功分量都应包含在定子电流中，无法直接将它们分开，在运行过程中，这两个分量会互相影响。因此要控制异步电动机的瞬时转矩十分困难。像采用恒压频比控制、转差频率控制的变频调速系统由于是从控制电动机的平均转矩
12、的角度出发来控制电动机的转速，因而难以获得较理想的动态性能，异步电动机在高精度调速系统和伺服系统中的应用受到限制。而矢量控制是从根本上解决了这个问题，使交流调速系统的应用范围迅速扩大。1.1 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。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，结构开裂仍时有发生。究其原因是频繁的超负荷作业及过大的机械振动冲击所引起的机械疲劳。因此，除了机械上改进设计外，改善交流电气传动，减少起制动冲击，也是一个
13、很重要的方面。由于传统桥式起重机的电控系统采用转子回路串接电阻进行有级调速，致使机械冲击频繁，振动剧烈，所以电气控制上应采用平滑的无级调速是解决问题的有效手段。1.2、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。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，结构开裂仍时有发生。究其原因是频繁的超负荷作业及过大的机械振动冲击所引起的机械疲劳。因此，除了机械上改进设计外，改善交流电气传动，减少起制动冲击，也是一个很重要的方面。由于传统桥
14、式起重机的电控系统采用转子回路串接电阻进行有级调速，致使机械冲击频繁，振动剧烈，所以电气控制上应采用平滑的无级调速是解决问题的有效手段。1.3、本课题的研究意义及主要内容由上可知，传统桥式起重机的控制系统主要采用交流绕组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)、桥式起重机工作环境差，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。(2)、继电接触器控制系统可靠性差，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。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。近年来
15、，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。由于起重机行业的特殊性，变频调速系统的应用相对滞后。采用变频调速取代传统的起重机控制系统是近几年才开始应用的新技术。无论是在起重机老产品还是新产品设计，变频调速都是优选方案。变频调速装置的先进性能特别适用于起重机的恶劣工况，对改善起重机的调速性能，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
