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1、行车控制系统冯德海1 行车系统的总体1.1系统总体方案设计行车系统的控制包括：大车的左、右行及速度档；小车的前、后行及速度档; 吊钩的升、降及速度档等。这些都可以通过变频器和可编程控制器进行无触点控 制。其中，控制系统由台达PLC控制，主、副钩起升机构，小车和大车的运行 机构调速均采用变频调速，变频器选用安川变频器。变频调速系统主要由上位机 （台达工业触摸屏系统）、下位机（PLC控制系统）、变频调速系统组成。 其中，电磁制动器断电抱闸，通电松闸。系统结构图如图1-1所示。仃仃小车 电机主钩电机图1-1行车电气控制系统结构图1.2.1起升机构起升机构不但要求高的转速及起制动的控制精度，而且对转矩
2、控制要求严格。主钩起升和副钩起升两台电机各使用一个变频器。主副钩为了保持起升机构电机运行的速度，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。变频器附有PG-B2速度反馈控制卡并预置为电流矢量控制方式。PG-B2速度反馈控制卡的型号为：73600-A013X,功能 规格：A、B相脉冲输入（输入专用），带PG和V/f控制用，脉冲监视输出。根 据实际的距离需要选择 PG用电线，例如10m可以选择型号为72616-W5010。PG-B2速度反馈控制卡接线如下图：UT1 PG-a?T*1*心图1 - 2速度反馈控制卡接线图主钩和副钩控制电路图如下图1 -3行
3、车主钩控制系统结构图工作点名称控制过程启动按钮SB1X0.0总继电器KM通电停止按钮SB2X0.1总继电器KM断电复位按钮SB3X0.2系统复位到初始状态主钩上升SB11X0.4KM01得电控制上升，KM001通电松开抱闸主钩下降SB12X0.5KM02得电控制下降，KM001通电松开抱闸主钩关闭SB13X0.6控制主钩运行的继电器断电复位主钩X0档X0.7控制多段调速指令为000主钩X1档X1.0控制多段调速指令为100主钩X2档X1.1控制多段调速指令为010主钩X3档X1.2控制多段调速指令为110主钩X4档X1.3控制多段调速指令为001主钩电机故障SQ11X1.4报警停机复位，KM1
4、5通电主钩超载SQ12X1.5报警停机复位，KM15通电主钩变频器故障K1X1.6报警停机复位，KM15通电主钩上升限位SQ13、SQ013X1.7达到限位后主钩停机复位主钩下降限位SQ14、SQ014X2.0达到限位后主钩停机复位u VV副醴制回梅图图1 -4行车副钩控制系统结构图工作点名称控制过程启动按钮SB1X0.0总继电器KM通电停止按钮SB2X0.1总继电器KM断电复位按钮SB3X0.2系统复位到初始状态副钩上升SB21X2.1KM03得电控制上升，KM002通电松开抱闸副钩下降SB22X2.2KM04得电控制下降，KM002通电松开抱闸副钩关闭SB23X2.3控制副钩运行的继电器断
5、电复位副钩X0档X2.4控制多段调速指令为000副钩X1档X2.5控制多段调速指令为100副钩X2档X2.6控制多段调速指令为010副钩X3档X2.7控制多段调速指令为110副钩X4档X3.0控制多段调速指令为001副钩电机故障SQ21X3.1报警停机复位，KM25通电副钩超载SQ22X3.2报警停机复位，KM25通电主钩变频器故障K2X3.3报警停机复位，KM25通电副钩上升限位SQ23、SQ023X3.4达到限位后副钩停机复位副钩下降限位SQ24、SQ024X3.5达到限位后副钩停机复位1.2.2 CIMR-G7系列变频器的防溜钩对策：（1）重物从停止到运行（升降）的控制过程当变频器接收到
6、运行指令后，变频器首先在零速状态下开始“预励磁” ，使 电动机产生转矩。经时间t1后，制动电磁铁开始通电，又经t2，确认制动电磁 铁已经松开后，发出转速上升指令，工作频率上升到所需频率。（2）重物从运行（升降）到停住的控制过程首先使转速指令处于“ OFF”状态，工作频率下降到0Hz时。一方面，变频 器进入“零伺服”状态，使电动机继续保持足够的转矩；另一方面，制动电磁铁 断电，开始抱紧。延时t3,确保电磁制动器已经抱紧后，撤消运行指令。1.2.3运行机构大车运行机构两台电机用一个变频器，考虑到运行机构的工作频率较少，为节省成本，在调速中运行机构共用一台变频器。小车运行机构电机用一个变频器 控制。
7、行车运行控制电路图如下：KH)&mantsIRrUVXPFE埔Y1nJ)(2料X4R5R变频器小车控制回路示意图图1 -5小车控制系统结构图工作点名称控制过程小车前进SB31X3.6通电，KM05得电控制前行，KM003通电松开抱闸小车后退SB32X3.7KM06得电控制后退，KM003通电松开抱闸小车关闭SB33X4.0控制小车运行的继电器断电复位小车X0档X4.1控制多段调速指令为000小车X1档X4.2控制多段调速指令为100小车X2档X4.3控制多段调速指令为010小车X3档X4.4控制多段调速指令为110小车X4档X4.5控制多段调速指令为001小车电机故障SQ31X4.6报警停机复
8、位，KM35通电小车变频器故障K3X4.7报警停机复位，KM35通电小车前进限位SQ32、SQ032X5.0报警停机复位，KM35通电小车后退限位SQ33、SQ033X5.1达到限位后副钩停机复位YT+图1 -6大车控制系统结构图工作点名称控制过程大车左行SB41X5.2KM07得电控制前行，KM004通电松开抱闸大车右行SB42X5.3KM08得电控制后退，KM004通电松开抱闸大车左行/右行关闭SB43X5.4控制大车运行的继电器断电复位大车X0档X5.5控制多段调速指令为000大车X1档X5.6控制多段调速指令为100大车X2档X5.7控制多段调速指令为010大车X3档X6.0控制多段调
9、速指令为110大车X4档X6.1控制多段调速指令为001大车1电机故障SQ41X6.2报警停机复位，KM45通电大车2电机故障SQ42X6.3报警停机复位，KM45通电大车变频器故障K4X6.4报警停机复位，KM45通电大车左行限位SQ43、SQ043X6.5达到限位后大车停机复位大车右行限位SQ44、SQ044X6.6达到限位后大车停机复位1.2.4档位控制机构档位控制就是桥式起重机司机室内联动控制台的档位变化，通过 PLC内的 程序运行，控制变频器的多段速指令变化，而使变频器输出频率随档位变化而按 预设好的频率发生变化。速度档设为 5个档位，即：0档、1档、2档、3档、4 档。速度X0档速
10、度X1档速度X2档速度X3档速度X4档多段调速指令010101 （端子S5）多段调速指令001102 （端子S6）多段调速指令000013 （端子S9）1.2.5电机冷却机构电机控制就是通过PLC内的程序运行，与电机进行联动动作。当电机启动 时，冷却风扇就要马上启动。当主钩电机启动时，KM5常开触点闭合。当副钩电机启动时，KM6常开触点闭合。当小车电机启动时，KM7常开触点闭合。当 大车电机启动时，KM8和KM9常开触点闭合。当风扇由于故障停止转动时，热继电器热元件发热膨胀，使热继电器发生相 应的动作，它的常开触点将会闭合。nIDn工作点名称控制过程主钩冷却风扇故障 KH5X6.7继电器KM5
11、复位副钩冷却风扇故障 KH6X7.0继电器KM6复位大车1冷却风扇故障KH8X7.2继电器KM8复位大车2冷却风扇故障KH9X7.3继电器KM9复位小车冷却风扇故障 KH7X7.1继电器KM7复位冷却控制电路如下所示:mm示解图1 -7冷却控制系统结构图机构名称风机输出功率电机机座号额定电流主钩电机风扇370W2800.74A副钩电机风扇370W2800.74A小车电机风扇40W1600.08A大车电机1风扇40W1600.08A大车电机2风扇40W1600.08A风扇电路的主电路最大的额定电流为 0.74*2+0.08*3=1.72A。一般工厂里面， 如果控制电机，一般选电机额定电流的 1.
12、2-1.4倍。1.72*1.4=2.408A。此冷却风 扇的电路中选择的空气开关型号为 NF32,额定电流3A。根据电工经验算法，接触器的触点电流应该选择2倍的额定电流。接触器的 选型如下：机构名称接触器型号额定功率/电流KM5、KM6LC1-D0601M5C2.2KW/6AKM7、KM8、KM9LC1-D0601M5C2.2KW/6A此设计中热继电器起到保护风扇电机的作用，当风扇发生故障，不转动的时候，热继电器的常开触点 KH5 KH9相应闭合。热继电器的选择电流等于电 机的额定电流，选型如下：机构名称热继电器器型号电流整定范围FR5、FR6LRD05KN0.63A 1AFR7、FR8、FR
13、9LRD01KN0.1A 0.16A1.3系统部件设计1.3.1电机的选用各执行机构电机参数如下：主钩和副钩起升机构电机的额定转速为1465r/min,额定转矩为477.4N.m,大车和小车运行机构的电机的额定转速为1465r/min，额定转矩为95.5N.m。机构名称电机型号电机功率备注主钩起升机构YTSZ280S1-475KW/136A变频电机带旋转编码器副钩起升机构YTSZ280S1-475KW/136A变频电机带旋转编码器大车运行机构YTSZ160L-42*15KW/29A普通电机小车运行机构YTSZ160L-415KW/29A普通电机1.3.2变频器的选用为了确保电机转矩和降低变频器电流，根据安川变频器G7简介，按以下方法进行选型：75KW以下电机，选择峰值电流
