基于PLC和变频器的门式起重机纠偏装置
PLC与变频器在桥式起重机升级改造中的应用
PLC与变频器在桥式起重机升级改造中的应用桥式起重机是一种重要的起重设备，广泛用于码头、工厂、仓库等场所的货物装卸和搬运。
随着工业自动化的不断发展，对桥式起重机的要求也越来越高。
为了提高起重机的性能和可靠性，常常需要进行升级改造。
PLC和变频器作为自动化控制的重要装置，在桥式起重机的升级改造中起到了重要的作用。
PLC（Programmable Logic Controller）即可编程逻辑控制器，是一种专门用于控制机器和工艺过程的数字计算设备。
在桥式起重机升级改造中，PLC常常用于替代传统的电气控制设备，实现起重机的自动化控制。
PLC具有编程灵活、稳定可靠、反应速度快等特点。
通过编写PLC的程序，可以实现对起重机的自动化控制，提高生产效率和安全性。
可以通过PLC实现对起重机的自动定位、自动提升、自动下降等功能，减少人工干预，提高工作效率和安全性。
变频器是一种用于调节电动机转速的装置，可以通过调节电机的频率实现电机的调速。
在桥式起重机的升级改造中，变频器常常用于替代传统的变速器，实现起重机的无级调速。
变频器具有调速范围广、调速精度高、启动平稳等特点。
通过对变频器进行参数配置，可以实现起重机的精确调速。
可以根据货物的重量和距离要求，合理调节起重机的速度，提高起重精度和工作效率。
1. 自动控制：通过PLC编写程序，实现对起重机的自动控制。
通过传感器采集起重机的工作状态和环境参数，PLC根据设定的控制策略，自动调节起重机的动作，实现起重机的自动化控制。
2. 调速功能：通过变频器调节电动机的转速，实现起重机的无级调速。
根据货物的重量和距离要求，合理调节起重机的速度，提高起重精度和工作效率。
3. 报警功能：通过PLC监测起重机的各个部分的运行状态，实时监测各种设备参数，当参数超过设定的安全范围时，及时发出报警信号，保证起重机的安全运行。
4. 数据采集和远程监控：通过PLC和变频器的通讯功能，实现对起重机的数据采集和远程监控。
[电子设计论文精品]基于PLC的起重机变频调速系统设计)
![[电子设计论文精品]基于PLC的起重机变频调速系统设计)](https://img.taocdn.com/s3/m/4ab9eb70a45177232f60a2a9.png)
本科毕业设计（论文）题目：基于PLC的起重机变频调速系统设计学院：电气工程与自动化学院专业：电气工程及其自动化班级：学号：学生：指导教师：职称：副教授时间：2017年6月3日本科毕业设计（论文）任务书电气工程与自动化学院电气专业 2013级（2017 届）3班学生题目：基于PLC的起重机变频调速系统设计专题题目（若无专题则不填）：原始依据(包括设计(论文)的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)：常用的桥式起重机大多存在电能浪费严重、自动化水平低等问题, 随着计算机技术和自动控制技术的不断进步与发展，许多领域中都引入了计算机自动检测与控制技术。
现设计一种全新的基于无线网络、PLC和变频回馈装置的高性能起重机控制系统, 把基于可编程序控制器PROFIBUS总线和变频器应用于桥式起重机控制系统上,减少了硬件和控制线,极大提高了系统的稳定性,可靠性。
主要内容和要求：(包括设计(研究)内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求)：一、硬件部分：该课题所需要的硬件包括CPU315-2DP型号的S7-300,变频器6SE70,电机，触摸屏等。
二、软件部分：主要分为两部分：1.主程序通过调用功能FC实现五段调速，并将FC输出值通过在主程序中转换后通过DP通信传送给变频器。
2.PLC S7-300通过调用SFC15把发送数据打包，调用SFC14把接收数据解包，并且输入输出按实际需要的产生动作。
由上叙述可知本课题所需要的技术有：PLC S7-300，变频器、检测技术等。
所以不仅要求学生具有系统的专业综合理论知识，而且要具有一定的创新实践能力和应用能力、分析与解决问题的能力。
日程安排：主要参考文献和书目：[1]刘艳梅，任双艳，李一波编著.S7-300 可编程控制器（PLC）教程.北京：人民邮电出版社，2008.1:150～178.[2]张运刚，宋小春，郭武强编著.西门子S7-300/400PLC技术与应用：人民邮电出版社，2007.8：224～350.[3]陈雨春，李景学.可编程控制器应用软件设计方法与技巧.北京:电子工业出版社，1992:5～16，34～65.[4]佟纯厚.近代交流调速技术.冶金工业出版社，2008.7:41～58.[5]张燕宾.SPWM变频器调速应用技术.北京机械工业出版社,1997:12～33.[6]丁斗章.变频调速技术与系统应用〔M〕.北京:机械工业出版社，2005.[7]马宁，孔红.S7-300PLC和MM440变频器的原理与应用〔M〕.北京:机械工业出版社，2006.[8]刘小庆.基于PLC控制的变频调速在桥式起重机中的应用[M].武汉科技大学，2005.[9]张三豹.变频调速起重机中的PLC.起重运输机械，2001:27～29.[10]SIEMENS公司.SIMATIC S7一300可编程序控制器系统手册.2002.[11]朱少祥.可编程控制器(PLC)原理及应用.上海交通大学出版社，1998.[]许大中.交流电动机调速理论.杭州:浙江大学出版社，1991.[12]Germany Profibus Interface Center/lab.Manfred Pop The Rapid Way to PROFIBUS-DP〔M〕, 1997:167～169.[13]S7-300 Module Specifications:l-18，22～24.[14]赵庆林.用变频调速器实现过程的自动控制.石油化工自动化,2003,2:34～35.[15]王梅生.变频调速在起重机中的应用.起重运输机械，1999,(2):6～10.[16]满永奎.通用变频器及其应用.北京:机械工业出版社，1995.[17]张扬,蔡春伟,孙明健.S7-300PLC 原理与应用系统设计[M].北京:机械工业出版社,2007.指导教师（签字）：2017年3月4 日注：本表可自主延伸，各专业根据需要调整。
门机桥机起重机同步纠偏控制系统
门机桥机起重机同步纠偏控制系统工作原理：1、显示：光电BE122SM58-N011编码器记录了车轮具体位置，经过传输电缆,传输到控制系统中,经过系统运算和检测,将结果送到显示系统,显示系统显示大车的具体位置和两腿偏差距离;2、检测偏置：控制系统以大车左行和右行为参照,左行时, 两腿发生偏置,较快的支腿传输过的数据较大,系统就定义为该支腿超前并将此腿显示出来; 右行时, 两腿发生偏置,较快的支腿传输过的数据较小,系统就定义为该支腿超前并将此腿显示出来;3、纠偏：两腿发生偏置达到用户预设偏差，产生报警并控制系统输出相应偏置信号，将切断较快支腿多段速，两腿偏差达到纠偏结束要求后，两支腿都恢复原来正常速度运行。
如发生特殊情况，当偏差达到大车跨度的3/1000时，控制系统将切断大车运行，实现停车，进行人工纠偏，如此循环达到纠偏效果。
功能：上海精芬纠偏仪可以记录起重机钢腿和柔腿在轨道上运行位置，包括左行与右行；有精度保证小于纠偏预置单位；具有停电记忆功能；数据初始化功能；调试功能；报警功能；能起到黑匣子作用便于找出事故原因。
总的来说，不仅纠偏，还能监控大车行走情况。
作用意义：监控是否发生偏置；调整钢腿，柔腿速度回归自然。
因此在大跨度门式、桥式起重机上装有大车纠偏装置，大车跑偏或啃轨现象的发生并加以预防和清除具有十分重要的意义。
一、JF-BZBFJ-4BEX控制柜,型起重机大车同步运行智能控制装置的简介本装置采用西门子PLC作核心控制元件。
其可靠性高、智能化程度高。
抗干扰性能好。
完善的控制功能加上精良的控制程序，可使桥式、龙门式起重机大车不啃轨不晃动，不用纠偏实现真正的同步运行。
本装置具有欠压、过载及短路保护及消声节能功能。
真正达到了安全生产，节能降耗。
二、JF-BZBFJ-4BEX控制柜,型起重机大车同步运行智能控制装置的基本原理本装置的基本原理是，控制两台大车行走电动机，即能产生工作转矩又能产生平衡转矩。
PLC与变频器在桥式起重机控制系统改造中的应用(1)(1)
目录一、问题的提出。
-1二、起重机的工作原理。
-2三、起重机电气控制系统硬件设计。
-33.1 PLC控制系统……………………………………………………… -4 3.2变频调速系统……………………………………………………… -83.3触摸屏系统……………………………………………………….. -14四、起重机电气控制系统软件设计。
-15五、改造前后技术对比。
-16六、结束语。
-17PLC与变频器在桥式起重机控制系统设计中的应用摘要：针对100/20t桥式起重机原控制系统在启动和调速等方面存在的问题，本文采用PLC、变频器及触摸屏控制技术对其电气控制系统的硬件结构和软件进行总体优化设计。
实践表明，改造后的系统有效克服了起重机存在的缺陷，运行可靠，具有良好的工业应用前景。
关键词：可编程控制器；变频器；触摸屏；桥式起重机；优化设计随着电力电子技术、微电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC控制技术和变频调速技术以其可靠性高、运行平稳、控制过程软件化、功能强、灵活性大等特点，已广泛应用于电气传动领域。
本研究以桥式起重机的变频调速和以PLC为核心的控制系统设计为例，说明PLC控制系统和变频调速所具备的优越性。
一、问题的提出马钢某钢厂一100/20t桥式起重机，主要用于吊钢包、吊废钢、加料等。
该起重机主要采用交流绕线转子串电阻方法进行启动与调速，继电接触器控制。
由于载荷利用率高，工况恶劣，而且重载下频繁起动、制动、反转、变速等操作，实际使用中存在如下问题：(1)调速方式只能进行有级调速；(2)起动/制动冲击电流大，对电动机的电刷、滑环及制动器有比较大的冲击，维修率高；(3)串电阻长期发热，电能浪费大，效率低；(4)接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高等，极大影响了该厂的效益。
本文针对该系统的不足，将可编程序控制器、变频器和触摸屏控制技术应用于桥式起重控制系统中，使得起重机的整体特性得到较大提高，投入运行后效果良好，运行稳定。
基于PLC的桥式起重机变频改造
存档日期：存档编号：本科生毕业设计（论文）论文题目：基于PLC的桥式起重机变频改造姓名：陈铁柱系别：机电工程系专业：电气工程及其自动化年级、学号：12Z电气108320003指导教师：贾传圣江苏师范大学科文学院印制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。
基于PLC的门座起重机变频调速系统设计
１ 系统整体设计 ４ ５ ｋ Ｗ。起升机构选用 的变频器 为 ２台型号为 Ｇ ７ Ａ ４ １ ３ ２的变频器 ， 采用变频调速和可编程逻辑控制技术控制门座起重机各系统 ， 最大适用 电机容量 为 １ ３ ２ ｋ Ｗ。变幅和起升机构 均采用矢量控 制方 ～台变频器控制一 台电动机 。 旋转 和行走机构的电动机 ， 由于数 不仅可 以明显提高 门座起 重机的安全性 、 可靠性 ， 而 且可 以提高 装 式 ， 卸效率 ， 减少能源的消耗 ， 降低维修 费用 和劳动强度 ， 满足其工况及 量较 多 ， 而且 是平移机构 ， 对转矩要求 不高 ， 通常采用 ｖ ， ｆ 方式进 行 作 业需要 。本文针对港 口起 重机 中的 门座起重 机原有调 速系统 陈 控制 。这种 方式 可以采用一 台变频器带动多台电动机 。所以旋转和 旧、 故 障率 高 、 耗能大 等缺点 ， 设 计了基于可编程逻 辑控制器 （ Ｐ Ｌ Ｃ） 行走机构选用 的变频器 各为 １ 台型号为 Ｇ ７ Ａ ４ ０ ４ ５的变频器 ，最 大 的 门座起重 机变频调速 系统 ， 它不仅 可以提高 电机 的效率 ， 提高起 适用 电机容量为 ４ ５ ｋ Ｗ， 其中旋转 机构一 台变频器控制两 台电动机 ， 重机稳定性 ， 还可以降低起重机能耗 ， 延 长使 用寿命 。 行走机构一台变频器 控制 四台电动机 。 ２系 统硬 件选 型 ２ ． ３ Ｐ Ｌ Ｃ选 型 ２ ． １ 电动 机 选 型 可编程逻辑控制器是 以微处理器 为基础 ，综合 了计算 机技术 、 港 口机械 中 ， 除长期 负载的电动机 ， 如输送机 ， 泵类用 Ｙ系列 电 半导体集成技 术 、 自动控制技术 、 数字技术 和通信 网络技 术发展起 动机外 ， 其余全 部采用起重 、 冶金系列 电动机 。门座起重机 的起升 、 来的一种通用 工业 自动控制装 置 ，具有高 可靠性 、 Ｉ ／ Ｏ接 口模块丰 变 幅电动机 由于要求 比较高 ， 应选用变频专 用的笼型转子异步电动 富 、 安装简单 、 维 护方便 、 体积小 、 重量轻和能耗小等优点 。 其 主要功 能包括条件 控制 功能 、 定时功能 、 步进控制功能 、 数据处理功 能 、 Ａ ／ Ｄ 机。 变频 电动机与普通的异步 电动机相 比， 除了内部结构方面有所 与 Ｄ ／ Ａ转换功能 、 运动控制 功能 、 过程控制功能 、 扩展功能 、 远程 Ｉ ／ Ｏ 不 同外 ， 还对绝缘有较高 的要求 。 目前港 口使用 的变 频系统内部都 功能 、 通信联网功能和监控等功能 。 采用交 一直 一交 电压 型。当国内用户采用 ３ ８ ０ Ｖ级供 电时 ， 直 流母 本 系统 选用三菱公 司的 Ｆ Ｘ ２ Ｎ 一 ４ ８ Ｍ Ｒ Ｐ Ｌ Ｃ作 为下位机 ， 该型号 线端的 电压约为 ５ ０ ０ ６ ０ ０ Ｖ， 当能量从电动机 回馈到直流母线时 ， 最 Ｐ Ｌ Ｃ不仅拥有满足特定需求 的功能模块 ， 而且每个基本单元都可 以 高 电压 允许达到 ８ ０ ０ Ｖ。 电动机的电压是通过变频器 内部的 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ模 扩展至 ２ ５ ６ Ｉ ／ Ｏ， 另外 ， 它的运行速度 也是极快 的。 与三菱其他系列的 块 经过 Ｐ ＷＭ调制 成正弦波后传送 的，故 电压的波形是 由许多高频 Ｐ Ｌ Ｃ相 比它是高速度 、 高性 能、 小型化的最好选择 。 ， 脉冲波组成 。这些脉 冲的最高峰值 约达 到近 １ ０ ０ ０ — １ ２ ０ ０ Ｖ， 因此 ， 要 ３ 系 统 实现 与分 析 为提高 系统 的可靠性 ，在设计过程 中加入 了多种 保护措施 ， 如 求变频 电动机有较高 的绝缘等级 ， 一般不能用普通 电动机代替 。 增加输 出模块 （ 端 口） 的资源冗余 ， 为 防止 因外 电路短路 等原 因造 成 变频 电动机 由 Ｐ ＷＭ 潺制电压 波进行传 动， 在不 加输 出滤波器 的系统 中存在较 多的高次谐波 ，这些谐波对 电动机 的工 作非常有 输 出端 口的损坏 ， 在其输 出口设置 了短路保护装置 ， 增加 了联锁 、 互 害， 会导致 电动机发热等 。 因此要求变频 电动机有较好 的冷却风道。 锁功能 的软 、 硬件设置等 。 同时 ， 由于变频 电动机 允许工作于低频状 态及零速状 态 ， 此时 电动 本设计采用的可编程控制器 为欧姆龙 Ｃ ２ ０ ０ Ｈ Ｅ系列控制器。硬 机 内的风道又无法起到交换热量 的功能 ， 因此大功率变频 电动机必 件组 成包 括 ６块 １ ６位输 人 的输入模 块 ； ４块 １ ６位 输 出的输 出模 块； 一个 Ｃ Ｐ Ｕ模块和一个电源模块 。 须配置冷却风机 。 Ｙ Ｚ Ｐ系 列起 重及 冶 金用 变 频调 速 三相 异步 电动机 是 在 Ｙ Ｚ、 改造后 的变频调 速系统 电动机机械特性 变硬 ， 定位精 确 ， 提 高 Ｙ Ｚ Ｒ系列冶金及起重用三相异步电动机上派生的产 品 ， 主要适用于 了装卸船效 率 ； 系统运行 ， 启、 制动平稳 ， 加、 减速 时冲击减小 ， 安全 驱动各种型式的起重机械及其他类似设备 ，具有宽广 的调速范 围、 性提高 ， 延长 了机械的使用寿命 ； 电气制 动由变频 器实现 ， 降低能耗 较大 的过载能力和较高的机械强度 。因此 ， 它特别适用于那些短时 的也减少 了维护量 ； 机 械制动在 电机 速度接近零速 时投入 ， 机械刹 或断续运行 ， 频 繁地起动 、 制动 、 有 时过负荷 及显著振动与冲击 的设 车 的制 动片寿命 大大延长 ； 减少 了大量交流接触器 ， 实现 了无级调 速； 结合 Ｐ Ｌ Ｃ及变频器 自身的保护 、 检测 、 故 障报警等强大 的功 能 ， 备， 所 以本设计选用 了此 系列 的电动机 。 ２ ． ２ 变频 器选 型 提高了电控 系统 的稳定性 。 改造后的变频调速系统 的清理维护工作 节 省了维护成本 ， 比较彻底 地改变 了转子 串电阻调速 由于控 变频器 的输 出功率和 电流选 择必须 等于或大 于被驱动异 步电 减 少 ， 机 的功 率 和 电流 。 由 于 变 频 器 的 过 载 能 力 没 有 电 机 过 载 能 力 强 ， 一 制方式 上的缺 陷 ， 引发故障率高 ， 能耗高的技术难题 。 旦 电机 有过载 ， 损 坏的首先 是变频器 （ 如果 变频器 的保 护功能不 完 参 考 文 献 善） ； 又如果设备上 已选用 的电机 功率 大于实际机械负载 功率 ， 但是 ［ １ １ 岳庆 来． 变频 器可编程 控制器及触摸屏 综合 应用技术【 Ｍ］ ． 北京： 机 ２ ０ ０ ６ ： ６ ７ — ７ ４ ． 有可能用户会 将把机械功 率调节到达到 电机 输出功率 ， 此时， 变频 械 工 业 出版 社 ． ２ 】孙 玉旺． Ｙ ａ ｓ ｋ ａ ｗ ａ Ｈ ５ 系列变频器在港 口起重机 自控 系统 中的应 器的功率选用一定 要等于或 大于电机功率 。 个别 电机额定电流值较 【 特殊 ， 不在常用标准规格附近 ， 又有的电机额定电压低 ， 额定 电流偏 用［ Ｊ ］ ． 电气传动， ２ ０ ０ ８ ， ３ ８ （ ８ ） ： ７ ５ — ８ ０ ． 大， 此时要求变频器的额定电流必须等 于或大于 电机额定电流。 本设计 的变频调速系统 的工作 环境温度为 ０—４ ０ ℃， 变频器柜 内安装 ， 配有空 调进行通 风冷却 ， 海拔 高度 在 ｌ Ｏ ０ ０ ｍ 以下 ， 电 网输 入 电压 为 ３ ８ ０ Ｖ。根据 以上变频器选用 原则 ，本 设计 选用安川公司 Ｖ ａ ｒ ｉ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ Ｇ ７系列 变频器 。 根据变频 器的输 出功率 和电流选择 必须等于 或大于被驱 动异 步 电机 的功率和 电流 ，本 设计变 幅机构 选用的变频 器为 １台安 川 Ｖ ａ ｒ ｉ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ Ｇ ７ 系列型号为 Ｇ ７ Ａ ４ ０ ４ ５的变频器 ， 最大适用 电机容 量为
基于西门子PLC和变频器的桥式起重机控制系统
ｌ ｏ ｗ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ ｂ ｉｄ ｒ ｇ ｅ ｃ ｒ ａ ｎ ｅ ， ａ ｎ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｃ ｒ ａ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｐ ＬＣ， ｔ ｏ ｕ ｃ ｈ ｓ ｃ ｒ ｅ ｅ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ ｎ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｃ ｒ ａ ｎ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ａ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｐ ｉｓ ｒ ｅ ｓ ．
图 １ 桥 式 起 重机 示 意 图
２桥 式 起 重 机 电气 控 制 原 理
２ ． １保护 箱
起 重 机 电 气 控 制 一 般 具 有 下 列 保 护 与联 锁 环 节 ：
立 柱上 ， 大车可 在轨道 上沿 车间纵 向移动 ： 大 车 上 有
短路 电流保护 ； 电动机过 载保 护 ； 控制器 的零位保护 ；
Ｗ Ｕ Ｓ ｈ ｕ ｏ ． ＺＨＡＯ Ｊ ｉ — ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ
（ Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ １ ６ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
基于TM241 PLC和ATV340变频器的起重机防摇系统的应用实践
基于TM241 PLC和ATV340变频器的起重机防摇晃系统的应用实践Application practice of Crane anti sway system based on TM241 PLC and ATV340 inverter李勇忺，成都众业达电器有限责任公司yongxian Li，CHENGDU ZHONGYEDA ELECTRIC CO.,LTD摘要：本文描述采用施耐德御卓家族变频器ATV340对起重机进行防摇控制，从而减小行走启停时的摇晃。
系统采用施耐德PLC M241作为控制器，利用其集成防摇功能块，实现简单，效果良好。
关键词：起重机防摇ATV340变频器M241 PLC EtherNet/IPAbstract: This paper describes the use of Schneider Yuzhuo family frequency converter ATV340 for anti sway control of the crane, so as to reduce the swing during starting and stopping. The system uses Schneider PLC m241 as the controller, and uses its integrated anti sway function block to realize simple and good effect.Key words:Crane Anti Sway ATV340 Frequency converter M241 PLC EtherNet/IP1 引言一般起重机本体和吊具多采用柔性钢丝绳链接，此种方法可以减少起重机的动载荷，提高起重机吊运货物的灵活性，降低系统的机械冲击。
在实际应用当中，由于平移机构的加速度和负载惯性存在的必然性，会出现起重机本体和负载出现夹角的现象，以致负载摇摆现象的发生。
解析变频器和PLC在大型起重机控制中的应用_1
解析变频器和PLC在大型起重机控制中的应用现代化的机械设备应用过程中，大型起重机的控制，引起了业界内的广泛关注。
从主观的角度来分析，大型起重机的控制操作，并不是一件容易的事情，会受到很多影响因素的作用，应坚持在控制过程中，按照积极的方法来完成，减少固有操作的不足。
文章针对变频器和PLC在大型起重机控制中的应用展开讨论，并提出合理化建议。
标签：变频器；PLC；大型；起重机；控制从客观的角度来分析，变频器和PLC是当代先进科技发展的产物，同时能够在很大程度上，充分解决大型起重机控制的不足。
例如，对于变频器和PLC 的合理应用，能够促使各项数据、信息得到充分的搜集和分析，对于相关工作的把控，获得了更加明确的方向，不会由此造成严重的安全事故。
所以，变频器和PLC的应用，不仅具有很强烈的必要性，同时还要从多个角度来出发。
1 变频器和PLC的优势分析随着时代的发展和科技的不断进步，变频器和PLC应运而生，并且对大型起重机产生了很大的推动作用。
从客观的角度来分析，大型起重机的控制工作，是行业内非常关注的内容，必须坚持采取科学、合理的方案来应对，这样才能在未来的发展中，不断的创造出较高的价值。
分析认为，变频器和PLC的优势，主要是集中在以下几个方面：第一，变频器和PLC的变频功能，能够在大型起重机的控制过程中，充分降低能耗，在不同的功能使用下，对相关的能耗做出差异性的对待，这对于大型起重机的运用效率、运用质量提升，都可以做出较多的保障，整体上不会出现严重的缺失和不足。
第二，在变频器和PLC的应用过程中，能够实现自动化控制的目标，从而促使大型起重机的控制，表現出更高的合理性，能够及时的发出警报和各方面的信息报告，为驾驶者的操作，提供充足的参考与指导。
2 变频器和PLC在大型起重机控制中的应用2.1 选择合适的变频器对于现阶段的大型起重机操作而言，其在变频器和PLC的帮助下，的确能够取得较好的操作效果，在很多方面都不会造成严重的问题。
大型起重机控制如何应用变频器和PLC
大型起重机控制如何应用变频器和PLC作者：杨鑫来源：《科学与财富》2017年第20期（哈尔滨重型机器有限责任公司）摘要：随着经济的发展和社会的进步，我国建筑行业逐渐成为经济发展的支柱。
资源和能源的大量使用在促进经济发展的同时，也造成严重的污染和自然的浪费。
随着能源的日渐紧张，节能减排逐渐成为我国现阶段社会发展的重要目标。
大型起重机是我国经济建设中不可缺少的使用机械，但是由于他对能源的消耗巨大，因此，也成为现阶段我国节能减排的重要目标。
利用PLC变频调速控制减少大型起重机能源的浪费，大大的降低电量的消耗，促进我国经济建设的健康发展。
本文就大型起重机控制如何应用变频器和PLC进行简要的分析，并提出一些建议。
关键词：变频器；PLC；起重机；起升机构；运行机构；应用就目前而言，起重机是我国经济建设中必不可少的运输设备。
随着经济的快速发展，起重机的使用也逐渐的频繁，但是由于大型起重机的使用需要大量的电力供应，并且在使用的过程中会导致电力的严重浪费。
大型起重机在使用的过程中，主要是上下或者垂直的势能的转变，因此，现阶段，应该减少起重机对电量的浪费加快势能转变成电能，这样不仅提高了起重机的使用效率还能，进一步节约资源和能源。
除此之外，还能，转变我国的大型起重机的使用效率。
因此，现阶段加大技术和资金的投入，进一步提高大型起重机的质量和水平。
是我国现阶段主要面临的发展方向。
下面笔者对其进行浅析，希望对大型起重机的使用提供有效的帮助。
1 分析大型起重机在国民经济的发展过程中，起重机械是十分重要的物料搬运的设备，现如今，我国经济的发展十分迅速，国内对于起重机的需求也在逐渐增加。
货运码头是大型起重机主要被应用的地方。
由于起重机的工作十分繁忙，起重的负荷也很大，而且施工的环境较差，但是组织生产要求起重机的调速性能、系统稳定性的需求以及精准的定位。
一般情况下，在传统起动机中应用串电阻调速的方法较为简单，而且也有明显的缺陷存在，比如说，无法长期在负荷环境下，起动转矩较小，较小的调速范围等缺陷。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于PLC和变频器的门式起重机纠偏装置 XXX XXXXXX
摘要：对门式起重机的偏斜纠偏装置功能进行了分析，阐述了门式起重机上下纠偏装置实现纠偏控制的思想方法，并列举了门式起重机的偏斜纠偏装置在金陵造船厂120吨×68米的门式起重机中的成功应用。
关键词：门式起重机 纠偏 PLC 变频器 改革开放和现代化建设使我国的海运事业迅猛发展，港口机械和其他起重机行业如门式起重机等也得到了相应的高速发展。其中门式起重机的负重、高度和跨度都较前段时间发展较快，负重由原先通常为80-150吨发展到现在的通常为300-600吨，高度、跨度也由原先的二三十米发展到现在的60-80米。在这样的结构变化的条件下，门式起重机的偏斜纠偏装置就显得十分的重要了。 下面，以南京金陵造船厂一台120吨×68米的门式起重机为例，来具体说明门式起重机采用的纠偏装置。
一．纠偏装置 在大跨度的造船门式起重机上，由于二边行走机构总会发生走偏。为了减轻主梁和支腿因走偏而增加的附加受力，减少和避免行走机构的走轮因走偏而发生的轮缘严重磨损，因此，在120吨门式起重机上准备安装二套偏斜纠偏装置，即上纠偏装置和下纠偏装置。
1. 下纠偏装置 下纠偏装置又称偏斜检测装置。相同的装置共计二套。它们分别挂在起重机二条大车行走轨道上的行走台车上，每套装置的重量是390kg。 偏斜检测装置的工作原理是： 在每套偏斜检测装置上安装了一个Φ600mm检测滚轮和一个编码器。二边的二个直径都为Φ600mm的检测滚轮在二边的行走机构的拖动下，理论上是进行纯滚动此时二边滚动的信号通过每套装置上的编码器将信号送到PLC处理器，即可变程序控制器进行处理后进行自动纠偏。 在相同的时间内，如二边行走机构没有走偏，则二边的检测滚轮在相同的时间内滚动的圈数相同，此时二边滚动的信号通过每套装置上的编码器将信号送到PLC处理器，由于没有走偏，就不必纠偏。 在相同的时间内，如二边行走机构走偏，则二边的检测滚轮在相同的时间内滚动的圈数不相同，此时二边滚动的信号通过每套装置上的编码器将信号送到PLC处理器进行处理，如果二边的检测滚轮在相同的时间内滚动的圈数的差值超过设计师规定的允许差值，则PLC处理器将发出信号，要求走得快的一边的行走电动机的转速自动慢下来，直到二边同步为止。
2. 上纠偏装置 上纠偏装置是保护性的第二套纠偏装置。在上纠偏装置内，有一套当二边行走机构走偏时主梁偏斜时的转动角度的信号放大系统和一套编码器。整个上纠偏装置安装在刚性支腿一则主梁的下方与刚性支腿顶部之间的柔性铰中心的上方上纠偏装置的自重为133kg。 当二边的行走机构发生偏斜时，主梁转动危度的信号放大系统将主梁因偏斜而发生的转动角度信号放大，并通过编码器将放大了的信号送到PLC处理器。如主梁因偏斜而发生的转动角度超过设计师允许的转动角度，则PLC处理器经过处理后，会通知走得快的一边的行走电动机的转速自动慢下来，直到二边同步为止。 上纠偏装置和下纠偏装置分别是二个独立的纠偏装置，PlC处理器能同时处理上下编码器送来的信号并进行纠偏。一般起重机上只配置一套纠偏装置，我们配置二套纠偏装置的目的是更能确保起重机的使用安全。当其中一套纠偏装置发生故障时，另一套能够正常地进行自动纠偏。 由于在120t门式起重机上采用了变频器调速，使上述二套纠偏装置的纠偏效果更好。 在120t门式起重机的上下二套纠偏装置上，共有二个Φ600mm检测滚轮，三套编码器，一个PLC处理器，一套主梁转动角度信号放大装置，二台安装Φ600mm检测滚轮和编码器的拖车架等。 为了保证纠偏的效果，确保上下二套纠偏装置能长时间安全地使用，则建议三套编码器和一个PLC处理器均采用进口产品。 对于大跨度大起升高度和大起重量的的造船门式起重机，纠偏装置看起来是起重机中的较小的部件，但是，它们是确保起重机能够安全工作的必须配备的装置。我们采用的纠偏方法，是目前国内外最常采用，价格不高，但效果较好的方法。
附图1 门式起重机
二．对纠偏装置编程的要求 1. 起重机的跨度68000mm。最大允许偏差范围5‰。 2. 起重机的刚性支腿和柔性支腿之间的行走前后偏差的最大值是起重机跨度的68000×5/1000=340 mm。 3. 当起重机的刚性支腿和柔性支腿之间的行走前后偏差的最大值在50 mm以内时，上纠偏装置不采取纠偏措施。 4. 当起重机的刚性支腿和柔性支腿之间的行走前后偏差的最大值是250 mm以内时，根据偏差的实际值，在PLC内进行PID运算，调节变频器的实际输出频率，以减少刚性支腿和柔性支腿之间的行走前后偏差。 5. 当起重机的刚性支腿和柔性支腿之间的行走前后偏差的最大值是250 mm以上时，发出警报。 6. 当起重机的刚性支腿和柔性支腿之间的行走前后偏差的最大值是340 mm以上时，起重机大车行走机构断电停止行走。 7. 上纠偏角度放大机构对编码器的放大倍数为300倍。
根据以上参数，具体计算过程及结果如下： a) 对于上纠偏装置： ∝=actan（340/68000）=0.28647° 放大倍数：300倍 ∝1=∝×300=85.94° （停机点） ∝2= actan（250/68000）×300=63.23° （预警点） ∝3= actan（50/68000）×300=12.6° （起调点） 若采用的绝对值编码器精度达1024线，也就是把360°的圆周等分为1024份，这样可计算求得： 停机点：84.94/360×1024=244个编码器读数 预警点：62.23/360×1024=177个编码器读数 起调点：12.6/360×1024=36个编码器读数
b) 对于下纠偏装置： 大车行走的最高速度：25米/分=417mm/秒 检测滚轮 ：Φ600mm，计算可得：一圈所走的距离为1.885m 则每分钟的转速为：25/1.885=13.26转 每秒钟转速为：13.26/60=0.221转 若选用600线的增量型编码器，则每秒钟的最大脉冲读数为： 0.221×600=132.6个脉冲 50Hz的马达，每1Hz所对应的脉冲为：132.6/50=2.65个脉冲
三．对纠偏装置编程的思路 1. 对于上纠偏装置 由前面计算的结果可知，PLC通过读取绝对值编码器的读数，和大车未发生偏差时的读数（我们称之为零位）进行比较，判断大车的偏差角度。当编码器读数偏差在36以下时，尚未达到起调点，大车偏差可以忽略不计，无需采取纠偏措施；当编码器读数偏差在177以下36以上时，大车偏差达到一定程度，PLC须对大车两腿的变频器发送不同的频率指令，以减小大车的角度偏差；当编码器读数偏差在177以上244以下时，PLC继续执行上述纠偏动作，同时发出预警信号，通知驾驶员谨慎操作；当编码器读数偏差在244以上时，PLC停止对大车的自动操作，需采取手动纠偏，使大车偏差角度回到零位，才能继续操作。 在以上PLC动作的编程中，略微复杂一些的主要是PLC须对大车两腿的变频器发送不同的频率指令这一段。我们可以利用PLC内置的PID调节指令，将零位编码器读数作为PID的目标值，实际编码器读数作为反馈值，经过PID调节后输出的调节值需限定在一个较小的范围内，然后去和大车的柔腿变频器频率指令进行加减进行微调，以使大车柔腿的实际位置能够调节到和刚腿保持一致，以消除大车的偏差。对于各种品牌的PLC其指令、程序各不相同，具体程序在此略过。
2. 对于下纠偏装置 如前所述，下纠偏所采用的编码器装置一般来说是增量型编码器（也有采用多圈绝对值编码器的，但圈数与精度无法兼顾，且成本极高，对PLC系统的要求也高，故一般情况下不考虑采用），所以下纠偏动作只有在大车运行的过程中才起作用。 在大车行走的过程中，PLC通过高速计数器读取两个编码器的脉冲，换算成刚腿、柔腿两侧的速度进行比较，当两侧速度值有所差异时，以刚腿的速度为目标值，柔腿的速度为反馈值，PLC程序进行PID调节。如同上纠偏一样，经过PID调节后输出的调节值限定在一个较小的范围内，然后去和大车的柔腿变频器频率指令进行加减进行微调，以使大车柔腿的实际位置能够调节到和刚腿保持一致，以消除大车的偏差。当大车两腿的速度值差异超过一定程度时，PLC发出报警信号通知驾驶员，同时PLC停止对大车的自动操作，需采取手动纠偏，使大车偏差角度回到零，才能继续操作。具体PLC程序在此略过。
3. 上、下纠偏装置的比较 经过上文分析，我们可以对上、下纠偏进行一个比较。对于上纠偏装置，其优势在于调节功能完善，无论大车处于静止状态还是运动状态，都可以进行纠偏操作，但是其角度放大机构结构较为复杂，安装不如下纠偏方便。而且，如果安装有问题，运行过程中由于车体的震动会产生绝对值编码器读数的抖动；时间长了以后值编码器读数会产生零位的飘移，不能正确反映大车的角度，需要隔一段时间重新定义绝对值编码器的零位。而对于下纠偏装置，其优势在于结构简单，安装方便，但是其缺点也很明显。其采用的编码器装置一般来说是增量型编码器，所以下纠偏动作只有在大车运行的过程中才起作用。而且如果速度检测轮与路轨之间发生打滑现象，则检测到的读数也无法反映实际速度情况，对PLC的纠偏、保护动作产生不利影响。所以，一般情况下，我们建议门式起重机配置二套纠偏装置，目的是更能确保起重机的使用安全。当其中一套纠偏装置发生故障时，另