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基于PLC控制的变频调速在桥式起重机的应用 　　【摘要】本文介绍了桥式起重机控制系统，通过S7-300PLC编程以及变频器调速，来实现桥式起重机的半自动化，能检测各个电机故障现象并送往工业触摸屏进行显示，方便维护及维修人员的修理。 　　【关键词】桥式起重机；S7-PLCSIM；变频调速 　　1.引言 　　在桥式起重机控制系统中采用PLC控制也越来越多，运用PLC能简化电路，使设计更加简单，安全和可靠[1]。传统的桥式起重控制系统主要采用继电器接触器进行控制，采用交流绕线串电阻的方法进行启动和调速，这种系统存在可靠性差，操作复杂，故障率高，电能浪费大，效率低等缺点。本题目针对桥式起重机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器应用于桥式起重机控制系统上，并进行了较深入的研究，控制系统主要采用桥式起重机变频调速技术后具有节能、减少机械磨损，启动性能好等诸多优点。 　　2.桥式起重机简介 　　桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的，一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿辅设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿辅设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间调运物料，不受地面设备的阻碍[2]。由于现代工业技术的飞速发展，传统的桥式起重机系统存在的可靠性差，故障率高，电能浪费大，效率低等缺点已无法满足社会的需求，因此本设计将针对以上问题对桥式起重机控制系统进行改进。 　　而基于PLC的桥式起重机系统的控制就是一种由PLC控制的桥式起重机系统，利用变频器的变频调速对桥式起重机进行编程、调试，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。 　　3.桥式起重机的系统控制要求 　　对桥式起重机变频调速控制系统的基本要求： 　　（1）主、副机构升降速度调节； 　　（2）运行机构运行速度调节； 　　（3）保护功能：主副机构上升限位、下降限位、大车限位、小车限位、主副机构及大小车电机的保护等。 　　控制系统应由PLC、继电器、操纵台各主令控制器、开关、按钮、指示灯及各部位限位开关等组成。 　　桥式起重机大车、小车、主钩、副钩都需要独立运行，大车为两台电动机同时拖动，经变频器传动，并由PLC加以控制。各部件的功能及实现方法如图1所示： 　　4.PLC的选择 　　目前PLC使用性能较好的有SIEMENS公司、日本的三菱、欧姆龙、美国的AB公司。本课题主要选用西门子PLC S7-300系列，主要根据如下： 　　（1）选用该机型可以满足桥式起重机电气控制系统涉及较多输入/输出端口的要求。 　　（2）西门子PLC目前应用比较成熟，技术上有保证，且有丰富的成功经验可以鉴戒，缩短系统开发的周期，降低成本。 　　（3）西门子S7-200通讯功能比较弱，不利于上下位机的通讯，同时功能比较简单，不能满足控制要求。S7-400主要用于大型的集散控制系统中，由于选用S7-300就可以满足工艺控制要求，因此没有必要选择S7-400，增加成本[2]。根据被控对象的I/O点数以及工艺要求、扫描速度、自诊断功能等方面的考虑，我们采用SIEMENS公司的S7-300系列PLC。 　　5.变频器 　　起重机变频器，特别是主钩及副钩变频器，需配用制动电阻。起重机放下重物时，由于重力作用起重机将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到变频器直流电路中，使直流电压不断上升，甚至达到危险的地步[3]。因此，必须将再生到直流电路里的能量消耗掉，使直流电压保持在允许范围内，制动电阻就是用来消耗这部分能量的。 　　变频器在实际使用中，电动机经常要根据各类机械的某种状态而进行正转、反转、点动等运行，变频器的给定频率信号、电动机的起动信号等都是通过变频器控制端子给出，即变频器的外部运行操作，大大提高了生产过程的自动化程度[4]。 　　变频器运行操作： 　　（1）变频器启动：在变频器的前操作面板上按运行键，变频器将驱动电动机升速，并运行在由P1040所设定的20Hz频率对应的560r∕min的转速上。 　　（2）正反转及加减速运行：电动机的转速（运行频率）及旋转方向可直接通过按前操作面板上的键∕减少键（▲/▼）来改变。 　　（3）点动运行：按下变频器前操作面板上的点动键，则变频器驱动电动机升速，并运行在由P1058所设置的正向点动10Hz频率值上。当松开变频器前错做面板上的点动键，则变频器将驱动电动机降速至零。这时，如果按下一变频器前操作面板上的换向键，在重复上述的点动运行操作，电动机可在变频器的驱动下反向点动运行。 　　（4）电动机停车：在变频器的前操作面板上按停止键，则变频器将驱动电动机降速至零。