电气控制论文 基于PLC的10t桥式起重机电气控制系统设计.docx
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1、电气控制论文基于PLC的10t桥式起重机电气控制系统设计摘要:桥式起重机电气控制系统的设计主要从安全性和功能性两个方面着手进行,主 要包括主电路的设计和控制电路的设计,主电路中的设计以变频器的连接和参数设定为主, 控制主要以PLC程序的设计以及和变频器连线、输入输出端子的分配。该设计主电路中改 变电动机的工作状态主要由变频器器来实现,在控制电路中实现桥式起重机的各种功能主 要由PLC实现。关键词:桥式起重机;电气控制系统;变频调速;PLC控制引言本设计的基本控制方案就是通过PLC的输入端输入控制信号从而使PLC发出控制信 号/控制变频器使变频器启动工作,同时断电电磁制动器得电松开,同时相关指示
2、灯亮。 当PLC控制变频器频率端子输入信号时或正反信号,控制变频器的端子对变频器发出改变 频率的信号正反转的信号,从而使被控电动机的转速发生改变或者转速方向发生改变。4 起j机运动到期限位置或主电路发生短路、过流、断相、过载、突然停电等时,会使行程 开关动作或变频器发出短路、过流等信号输入到PLC输入端,使PLC发出变频器停止、 电磁制动器制动等信号。从而达到控制的要求和目的。图2.3-1是电气控制方案的控制框图, 图中YB1、YB2、YB3是电机M1、M2、M3的断电电磁抱闸制动器,图中的箭头方向表 示控制控制信号流动的方向。凸能控制器外脸衽图2.3-1控制万案简图一、变频调速系统的设计1、
3、变频器的选择本设计中桥式起重机共有六个电动机需要变频器来控制,即大车两个电机、小车起开 机构各一个。四台电机选用三台变频器来控制,桥式起重机的负载类型属于恒转矩负载类型,有两种变频器类型可以选择:一是采用 普通功能型变频器。二是采用具有转矩控制功能的高功能型变频器。本设计采用普通型变 频器。变频器的容量要与电动机功率优化匹配,但不能仅由电动机的功率确定变频器的容 量,变频器的额定输出电流也是选择变频器的容量时必须考虑的。 连续包载单台变频器单台电动机运行的场合所需的变频器容量(kV A)需要同时满足下列的三个计算式PCNPCNkPM cosk v3UmIm 10I CN kIM(3.1.2-1
4、)(3.1.2-2)(3.1.2-3)电流49.1A,额定电压为380V(3.1.2-1)中PCN 36.92kw(3.1.2-2)中PCN 34.57kw起升机构电机为YZR200L-6Z/22型号,该电机是6个磁极,额定转速964r/min,额定将其相关参数带入以上三式,其中k值取1.07,在式(3.1.2-3) 中 Icn52.53A起升机构电机变频器可以选择型号为FR-F540-30K-CH同理可知:小车电机变频器可以选择型号为FR-F540-3.水-CH大车电机变频器可以选择型号为FR-F540-30K-CH2、变频器的配置和制动电阻变频器基本配置的选择变频器的基本配置有隔离开关、交
5、流接触器、交流电抗器、直流电抗器。隔离开关的主要作用是将用电设备与电源隔开。本设计中大车的变频器的额定电流为 57A,小车的变频器的额定电流为7.5A,起升机构的为57A。所以隔离开关选择型号为 GLCK-125A的隔离开关,该型号的隔离开关额定电流为125A。交流接触器的作用:电源一旦断电,在变频器内部保护功能起作用时,通过接触器自动 将变频器与电源电源脱开,以免在外部端子控制状态下重新供电时变频器自行工作,以保 护设备的安全及人身安全。在本设计中交流接触器选择为 GTM1L-225系列的额定电流为 125A。在选择交流电抗器的容量时,一般按下式进行(2%5%)U2 fl(3.2.1-1)式
6、中:U为额定电压,单位V。I为额定电流,单位Af为最大频率,单位Hz。L为电感量,单位H制动电阻的选择制动电阻的粗略算法为:Rb(3.2.2-1)Ud Ud2Ie Ie式中:Ie为电动机的额定电流;Ud为直流回路电压。直流回路电压可计算为UD 380V 2 1.1 591 600变频器FR-F540-3.水-CH的额定电流为7.5A,则制动电阻的取值范围为40欧80欧变频器FR-F540-30K-CH的额定电流为57A则制动电阻的取值范围为5.26欧10.52二、电气控制系统的设计1、桥式起重机控制要求的分析桥式起重机主要有三个控制对象,即大车、小车、起升机构。对于大车,必须可以左右移动。左右
7、移动的速度可以划分成三个档,即高速、中速、 低速。根据起重机械安装使用维修检验手册上的数据,起重量小于50吨的起重机,大车的 高速速度为80125m/min,中速为63100m/min低速为2050m/min。本设计中的QD型起 重机,在工频电源下大车的速度为112.5m/min,即高速。中速在中速档中本设计选择为 75m/min,低速在低速档中选择为35m/min。由于该三档速度所使用的传动机械是不变的 传动系数也不变,于是可得:30- f2 f3 , 3=33.3也,f13=15.6Hz,式中总为112.57535中速档大车变频器的工作频率,f13为大车变频器低速档工作的频率。为了大车定位
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