建筑吊运设备变频调速控制系统.docx

建筑吊运设备变频调速控制系统 摘要扼要介绍建筑吊运设备分类和应用；同时结合先进的变频调速和PLC控制技术，对建筑吊运设备中起重机的变频调速控制系统进展设计和应用。关键词：建筑吊运设备起重机变频调速PLC控制 AbstractBrieflyintroducedthebuildingliftingequipmentclassificationandapplication;IncombinationwiththeadvancedfrequencycontrolandPLCcontroltechnology,thearchitectureofthecranehoistingequipmentvariablefrequencyspeedregulationcontrolsystemdesignandapplication.Key:BuildingliftingequipmentcraneFrequencycontrolofmotorspeedPLCcontrol一、引言在建筑行业中，吊运技术是一项极为重要的技术。随着我国工程建立向标准化、工厂化、大型化、集成化方向开展，设备吊运的重量越来越重，高度越来越亮，难度越来越大，一个大型设备的吊运，往往是制约工程的进度、经济和平安的关键；同时也是展示企业的技术才能和装备才能。为适应当前形势的开展，吊运设备的种类也越来越多，吊运设备的控制也越来越先进化和智能化，其中变频调速和PLC控制技术在建筑吊运设备得到大量应用。二、建筑吊运设备建筑吊运设备按吊运的性质可分为：简单吊运用具：如千斤顶、滑轮组、葫芦、卷扬机、悬挂单轨等；起重机：常用的起重机有流动式起重机、塔式起重机、桅杆式起重机。建筑吊运设备按构造形式可分为：桥架式桥式起重机、门式起重机；缆索式；臂架式自行式、塔式、门座式、铁路式、浮船式等。而在建筑行业中使用最多的吊运设备为塔式起重机，其适用于在范围内数目多、而每一件单件重量较小的构件或者设备的吊运，并其作业周期长。目前，塔式起重机吊运的才能在3吨至100吨之间，而其臂长能到达40米至80米，所以，塔式起重机常用在使用地点固定、使用周期较长的场合，较为经济。塔式起重机有起升、回转、变幅、运行、顶升、电缆卷放等机构，各个机构的负载特点区别很大。如起升机构为位能负载，负荷不变时为恒转矩，上升时为阻力负载，下降时为动力负载；回转、变幅那么主要传递程度负荷，起动、制动时要客服较大的惯性。负载特点不同，在选择电机、确定传动方案和调速方法，操纵使用方面也要有不同的要求。同时，由于建筑工地户外条件恶劣，电源质量不佳，外部环境影响大，检查维修较困难，因此对建筑吊运设备电气系统的可靠性即为重要。三、变频变频控制系统3.1、变频调速变频调速器是一种高科技电子电力元器件集成的电机拖动装置，理论上可以无级调速。而且变频调速是从恒转矩到恒功率进展全方位调速，设定一个频率就有一个对应速度，电控系统是以负载工作的实时变化要求为根底进展设计的，因此需要对负载和电机的特性进展全面的计算。频率f50Hz时电机以恒转矩的状态运行，频率f50Hz时电机以恒功率的状态运行。图1中不同频率的机械特性曲线清楚地说明，不同的负载(转矩比)可以有咒种速度运行，完全可以知足轻载高速、重载低速的要求。3.2、起重机变频调速的硬件选择1变频电机的选择阻等效电阻值；V制动单元直流工作点电压，一般取700V；Pe电机额定功率；Kc制动频度，在桥式起重机中取0.20.4；K回馈时的机械能转换效率，一般取0.7)。4可编程控制器PLC的选择在桥式起重机中，由于各机构的控制档位一般为5档，那么每个机构所需的PLC总点数一般在1920个点。对一台三个机构的桥式起重机一般所需的总点数在60个左右。5其它电气元器件按有关标准进展选择，在此不作具体讲明。3.3、起重机变频调速的电气图设计现以安川变频器为例，主要讲明起重机变频调速局部的电气图设计。起重机起升机构变频调速的电气原理图如图2所示。起升机构变频电机内配有旋转编码器，与安装在变频器内的速度卡连接，构成速度闭环控制。变频器上的S1S7、SC、MA、MB、M1、M2等控制点和控制电机风扇运行接触器K7及制动器动作接触器K8的线圈控制线路分别与所选PLC的输入、输出及电源点连接，通过PLC内部程序的运行，实现对起升机构变频调速闭环控制。在变频器电源输入端子R、S、T和电源之间，配有漏电断路器Q1和AC电抗器。其中漏电断路器Q1的容量为变频器额定电流的1.8倍，感应电流在30mA以上,可以检出对人体有危险的高频漏电流，防止事故的发生；而其AC电抗器和变频器内的DC电抗器可有效改善电源侧的功率因数，降低对外界的干扰。起重机挪动机构变频调速的电气原理如图3所示。挪动机构变频调速为开环控制，无需配旋转编码器及速度卡。其它线路设计与起升机构类似。3.4、起重机变频调速的程序设计起重机变频调速的程序设计其实就是对所选PLC内的程序设计。PLC的程序设计一般采用梯形图或者指令表两种方式进展程序设计。起重机变频调速的PLC程序分两局部：运行控制程序和通讯接口程序。一般起重机变频调速主要的程序是运行控制程序，而对于通讯接口程序只有在PLC配有触摸屏时才会涉及到。起重机每个机构的运行控制程序根本由电气保护、档位控制、制动器及电机风扇运行程序段组成。其中档位控制就是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。起重机的PLC控制系统有96个输入点、64个输出点组成，共160输入、输出点，采用西门子S7-300(CPU为315-2DP)PLC，其扩展7块数字量输入模块SM321、4块数字量输出模块SM322。四、起重机变频调速的安装调试起重机变频调速控制柜在柜内安装时，变频器上下离柜体或者其它元件的间隔应在120mm以上，左右离柜体或者其它元件的间隔应在30mm以上，而且变频器和PLC最好不要在同一个柜内，防止互相间的影响。变频器和PLC的控制回路接线应采用屏蔽电缆，尽可能与动力线别离走线。变频器及PLC的接地采用C种接地，与电焊机、动力设备等接地别离，其接线应尽可能短。起重机变频调速的调试一般有以下几步：1调试前对所有设备、线路接线进展检查，测量电气线路在运输安装经过的损伤情况，以及电网供电是否存在缺相现象；2将预先设计好的程序输入到PLC内，这步也可在柜体制作经过中进展；3对变频器上电检查后，通过变频器上的控制屏对电机进展点动操纵，看其旋转方向是否正确；然后选择合适电机的自学习方式，对电机进展自学习。假设选择了旋转型自学习，就必须将负载脱离，并确保电机可平安旋转；4设置所选控制形式对应的参数及其它相应参数其详细设置参见各自所选的变频器使用手册，并确定所有设备通电均无异常后，进展桥式起重机空载调试。5空载调试好后，带上额定负载进展满负载调试。在满负载调试时，适当改变变频器的加减速时间参数值，使加减速时间调整到达最正确值。假设起升机构满负载运行时，出现明显的溜钩想象，就需要调整变频器内的制动参数。五、完毕语起重机采用变频调速后，经过实际应用，运行效果良好，性能稳定可靠，故障维修率明显减少，到达了用户的预期目的，为用户创造了极大的经济效益，受到了很多用户的好评。同时，在负荷经常变化的情况下，具有轻载高速，重载低速的性能，公道利用功率，到达节能减排的目的。参考文献1裘为章主编·实用起重机电气技术手册·机械工业出版社，20012张质文等主编·起重机设计手册·中国铁道出版社，19983戴广平编著·电动机变频器与电力拖动·中国石化出版社，19994王正茂等编著·电机学西安交通大学出版社，20000