塔式起重機所用電機及其選擇

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章：緒論 1\o"CurrentDocument"1.1塔式起重機的分類與結構 1\o"CurrentDocument"1.2塔式起重機的工作要求 2\o"CurrentDocument"1.3塔式起重機國內(nèi)外發(fā)展狀況 3\o"CurrentDocument"第2章：塔式起重機的控制系統(tǒng) 5\o"CurrentDocument"2.1塔式起重機控制系統(tǒng)的概述 52.1.1傳統(tǒng)的控制方式 52.1.2采用PLC和變頻器控制方式 5\o"CurrentDocument"2.2塔式起重機控制系統(tǒng)的框圖 6\o"CurrentDocument"第3章：塔式起重機所用電機及其選擇 9\o"CurrentDocument"3.1塔式起重機所用電機簡介 9\o"CurrentDocument"3.2起升電機的選擇 93.2.1恒轉(zhuǎn)矩負載特性 93.2.2恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性的控制 103.2.3電機功率選擇 10\o"CurrentDocument"3.3小車電機的選擇 10\o"CurrentDocument"第4章：三菱FR-A540變頻器及系統(tǒng)構成 13\o"CurrentDocument"4.1變頻器簡介 13\o"CurrentDocument"4.2三菱FR-A540變頻器 14\o"CurrentDocument"4.3變頻器外部接線圖 15\o"CurrentDocument"4.4變頻器外部設備及其選擇 17\o"CurrentDocument"第5章：三菱FX2N-48MRPLC及系統(tǒng)構成 19\o"CurrentDocument"5.1PLC相關簡介 19\o"CurrentDocument"5.2三菱FX2N-48MRPLC及系統(tǒng)構成 225.2.1三菱FX2N-48MRPLC 225.2.2PLC輸入輸出點數(shù)分配 23\o"CurrentDocument"PLC接線圖 24\o"CurrentDocument"PLC梯形圖 255.4.1控制系統(tǒng)的軟件設計 255.4.2三菱SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件使用方法 265.4.3控制系統(tǒng)的PLC程序圖 28\o"CurrentDocument"參考文獻： 3233致謝33第1章緒論1.1塔式起重機的分類與結構塔式起重機主要用于建筑及碼頭等場所，其外型如圖1—1所示。塔式起重機類型較多,若按工作方式分,有固定式和運行式；若按塔身結構劃分有上回轉(zhuǎn)式、下回轉(zhuǎn)式、自身附著式三類；若按變幅方式劃分，有小車變幅式、動臂變幅式和折臂變幅式三類;若按起重量劃分,有輕型、中型與重型三類。圖1-1塔式起重機按塔身結構分類（1） 上回轉(zhuǎn)塔式起重機上回轉(zhuǎn)塔式起重機的塔身不回轉(zhuǎn)，而是通過支承裝置安裝在塔頂上的轉(zhuǎn)塔（起重臂、平衡臂及塔帽等組成）旋轉(zhuǎn)。如上圖1-1所示為上回轉(zhuǎn)塔式起重機，它有下列特點:底部輪廓尺寸小，對建筑場地空間要求較小，不影響建筑材料堆場的使用；由于塔身不轉(zhuǎn)，故回轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)動慣量較?。欢冶阌诟难b成附著式起重機，能適用多種形式建筑物的施工需要；但塔身主弦桿的受力特性不好。（2） 下回轉(zhuǎn)塔式起重機下回轉(zhuǎn)塔式起重機都采用整體拖運、自行架設的方式。這種塔式起重機拆裝易、轉(zhuǎn)場快,多屬于中小型塔式起重機。（3） 自身附著式塔式起重機隨著高層和超高層建筑大量增加，上、下回轉(zhuǎn)式的起重機已不能完全滿足大高度吊裝工作的需要。因為這兩種塔式起重機的塔身過高時,自重太大,安裝架設困難，而且一次要安裝到最高塔身，給設備的利用率和司機的視野帶來不利影響，所以當建筑超過50m時,就要采用自身附著式塔式起重機。這種起重機的培身依附在建筑物上,隨建筑物的升高而沿著層高逐漸爬升。按變幅方式分類小車變幅式這類塔式起重機的起重臂固定在水平位置上，變幅是通過起重臂上的運行小車來實現(xiàn)的，它能充分利用幅度,起重小車可以開到靠近塔身的地方，變幅迅速，而且可以帶載變幅。但由于起重臂受較大的彎矩和壓縮，所以把起重臂制作得比較笨重，起重高度必須低于起重臂固定工作高度,不能調(diào)整仰角。動臂變幅式這類塔式起重機的吊鉤滑輪組的定滑輪固定在吊臂頭部，起重機變幅由改變起重臂的仰角來實現(xiàn)。這種塔式起重機可以充分發(fā)揮起重高度，一般是空載變幅,吊物不能靠近塔身,作業(yè)幅度受到限制，有效幅度為最大幅度的70%左右。折臂變幅式這類塔式起重機的基本特點是小車變幅式，同時吸收了動臂變幅式的某些優(yōu)點。它的吊臂由前后兩段(前段吊臂永遠保持水平狀態(tài),后段可以俯仰擺動)組成，也配有起重小車，構造上與小車變幅式的吊臂、小車相同。按起重重量分類目前塔式起重機多以重量或力矩來分類。輕型起重量為0.3?3t,起重力矩＜400kN-m,一般用于五層以下的民用建筑施工中。中型起重量為3?15t,起重力矩60?1200kN?m,一般用于工業(yè)建筑和較高層的民用建筑施工中。重型起重量為20?40t,起重力矩＞120kN*m,一般用于重型工業(yè)廠房，以及高爐、化工塔等設備的吊裝工程中。本畢業(yè)設計研究的是上回轉(zhuǎn)、中型塔式起重機。[1]1.2塔式起重機的工作要求塔式起重機對安裝場地的要求：選擇安裝地點，應注意起重機的臂架端部活動范圍與別的建筑物及建筑物外圍施工設施之間的距離不得小于0.5m。有架空輸電線的場所，起重機的任何部位與輸電線的安全距離，應符合表1—2的規(guī)定，以避免起重機結構進入輸電線的危險區(qū)。兩臺起重機之間的最小架設距離，應保證處于低位的起重機的臂架端部與另一臺起重機的塔身之間至少有2m的距離，處于高位起重機的最低位置的活動部位(如吊鉤或平衡重)與低位起重機中處于最高位置的部什之間的垂直距離不得小于2m。固定式塔機的地基不能太靠近邊坡，基礎邊緣離建筑物基礎開挖邊緣的距離宜取2m以上，以防止塔機工作時基礎塌方或發(fā)生傾斜。在有開挖邊緣的地方安裝大型起重機，除了按設計要求打基礎外，在基礎未施工前一定要在靠邊緣區(qū)打樁，以確?；A下面邊緣區(qū)的承載能力防止基礎受載后整體傾斜。表1-2距離輸電線安全距離^電壓(KV)安全距離、<11---1520---4060---100220沿垂直方向1.53.04.05.06.0沿水平方向1.01.52.04.06.0安裝場地在放置起重臂全長的窄長范圍內(nèi)應平整，無雜物和障礙物，以便于平衡臂、起重臂等部件在地面組裝及吊裝。安裝場地不能選在松土止或沉陷不均的地方，其承載能力要求大于15t/m2。如達不到要求，應采取打樁或地基夯實措施。軌道式安裝的碎石基礎，如果敷設在地下建筑物(如暗溝、防空洞等)的上面。必須采取加固措施。碎石基礎的基面必須按設計要求壓實，碎石基礎必須平整搗實。轉(zhuǎn)枕之間應填滿碎石。路基兩側或中間應設排水溝，保證路基沒有積水。軌道基礎應由專業(yè)人員設計，非專業(yè)人員不可隨便承擔有關設計任務。塔式起重機的整機傾翻和基礎設計計算塔式起重機安裝使用中，最主要的要求是防止塔機的整機傾翻，整機傾翻的事故是最大的事故。塔式起重機安裝中首先要進行整機傾翻的驗算，從而找出基礎的重量或者壓重的大小。根據(jù)GB5144的規(guī)定和GN/T13752塔式起重機設計規(guī)范的要求，對塔式起重機的整機傾翻，要進行無風靜載工況、有風動載工況、突然卸載工況、安裝工況和暴風襲擊下的非工況進行計算，最后根據(jù)最危險的傾翻狀態(tài)，來確定基礎的重量或應加的壓重。1.3塔式起重機國內(nèi)外發(fā)展狀況我國塔式起重機的發(fā)展現(xiàn)狀我國從一九五四年試制出第一臺TQ2-6型塔式起重機以來，已有將近50年的歷史。但是，正像中國經(jīng)濟發(fā)展的歷史進程一樣，前30年處于一種緩慢的起步階段，真正得到快速發(fā)展是近20年的事。改革開放，中國經(jīng)濟的發(fā)展，大量建設工程的興建，給塔式起重機提供了很好的需求市場。與此相適應，在80年代初期，我國塔式起重機有了行業(yè)組織，有了科研計劃，組織了標準編制，使產(chǎn)品設計開發(fā)有章可循，這也是塔式起重機近20年來迅速發(fā)展的重要條件之一。到現(xiàn)在為止，我國塔式起重機的生產(chǎn)廠已接近400家，年產(chǎn)大大小小的各種塔機已將近1萬臺，年產(chǎn)值已超過30個億，從業(yè)人員已達10多萬人，生產(chǎn)各種規(guī)格(以主參數(shù)起重力矩劃分)已有18種之多，最大的達900tm，最小的為10tm。這還不包括水利水電工程和其他特種塔機。現(xiàn)在，我國的建筑用塔式起重機使用已越來越普遍，從普通的多層民用建筑、房地產(chǎn)工程、高層建筑到大型的鐵路工程、橋梁工程、電力工程、水利工程等，到處都有塔機的應用。而這些工程應用中，我國自己生產(chǎn)的塔機已唱了主角，基本能滿足國內(nèi)建筑工程的需要。而且部分產(chǎn)品已遠銷國外。近20年來，市場的需求，有力地促進了技術的進步，通過研究開發(fā)、技術創(chuàng)新、引進消化，我們的設計手段和配套件生產(chǎn)能力也有了很大的進步，計算機輔助設計、微電子技術、程控語言控制技術都在塔機上得到了應用。當然，也不可否認，我國的塔機產(chǎn)品的技術性能、制作質(zhì)量和品種型號規(guī)格，與發(fā)達國家產(chǎn)品相比，仍然存在較大的差距，特別是基礎零部件的可靠性、電氣元件、液壓元什、工藝安裝、生產(chǎn)設備和檢測手段等，差距更大。這就影響了整機產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，增加了事故隱患。國外塔式起重機的發(fā)展現(xiàn)狀塔機起源于歐洲，據(jù)記載，1900年歐洲頒發(fā)了第一項有關建筑用塔機的專利。1905年出現(xiàn)了塔身固定的裝有臂架的起重機，第一臺原始塔機出現(xiàn)于1912?1914年，1923年制成第一臺近代塔機的原型樣機，1930年德國開始批量生產(chǎn)塔機，并用于建筑施工。1941年，有關塔機的第一個標準一德國工業(yè)標準DIN8670公布。該標準規(guī)定以起重量(t)和起重幅度(m)乘積的起重力矩表示塔機的起重能力。德國廠商在起重機大型化發(fā)展進程中處于領先地位。世界市場中150t以上的大噸位起重機多數(shù)是由利勃海爾和德馬泰克公司提供的。利渤海爾LTM1800型是目前世界最大的AT產(chǎn)品，起重量800t，安裝超起裝置后型號變更為LTM11000D型，最大起重量增至1000t.該機售價550萬美元。1998年推出的LTM1500型(起重量500t)售價為540萬德國馬克。上述三種機型在行駛狀態(tài)需拆下吊臂等裝置分別進行運輸。第2章：塔式起重機的控制系統(tǒng)2.1塔式起重機控制系統(tǒng)的概述目前國內(nèi)塔式起重機控制系統(tǒng)絕大多數(shù)都是使用繼電器-接觸器控制方式，功能差、故障率高。用PLC控制代替繼電器-接觸器的控制方式及變頻調(diào)速技術已成為塔機電氣控制發(fā)展的必然趨勢。2.1.1傳統(tǒng)的控制方式以往塔式起重機控制系統(tǒng)絕大多數(shù)都是使用繼電器-接觸器控制方式，功能差、故障率高。繼電器硬接線控制雖然成本低，但繼電器在動作時帶有沖擊，加上起重機是一種頻繁起停的機械設備，使得這種控制系統(tǒng)壽命一般較短，維護投入大；此外，這種控制系統(tǒng)致命的缺點是無法進行數(shù)據(jù)運算。大型非標的塔式起重機對電氣控制系統(tǒng)的動作精度和可靠性以及塔機運行時的平穩(wěn)性提出了更高的要求，一般繼電器硬接線控制系統(tǒng)難以達到這樣的要求。塔式起重機提升高度大，司機室位置較高、此操縱難度大尤其是起吊時對吊重的快速、準確就位要求高，所以其起升機構調(diào)速性能要好。傳統(tǒng)的調(diào)速（起升機構）方法較多，有變極多速電機調(diào)速機構、能耗制動調(diào)速機構、渦流制動調(diào)速機構等，這些調(diào)速機構都存著調(diào)速范圍小、速度穩(wěn)定性差，無法長時間低速下降載荷（大起重量的大型塔吊、低速運行時間都超過20%機構總運行時間），而且可靠性低、維護量大、能耗高。所謂多速電機就是把定子繞組按不同接法就形成不同極數(shù)，從而獲得不同的轉(zhuǎn)速。在中、小型塔機中，常用鼠籠式多速電機，這就是所謂YZTD系列的塔機專用多速異步起重電機。鼠籠式多速電機，型號、規(guī)格已比較多，雙速的有4/16、4/12、4/8組合，三速的有4/8/32、4/6/24、2/4/22。變極調(diào)速的鼠籠電機，由于受起動電流的限制，功率在24kW以下比較適用。功率過高，對電網(wǎng)電壓沖擊比較大，工作不太穩(wěn)定。在中等偏大型塔機中，起重量在8t以上，起升速度在100m/min左右，24kW電機就不夠用了，如果還用鼠籠電機變極調(diào)速就不太適用，于是就改為繞線式電機變極調(diào)速。因為繞線式電機的轉(zhuǎn)子可以串電阻，降低起動電流，提高起動力矩，減少對電網(wǎng)的沖擊，故可以增大功率，現(xiàn)在實際已用到50kW左右。不管是鼠籠式還是繞線式，其變極方法基本上是定子繞組采用△一Y形接線法。[2]2.1.2采用PLC和變頻器控制方式可編程序控制器（PLC）是以微處理器為核心，綜合了計算機技術、通訊技術而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置，具有結構簡單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點。用PLC控制代替繼電器一接觸器的控制已成為塔機電控發(fā)展的江南大學學士學位論文必然趨勢。自1995年以來，國外塔式起重機已正式采用交流變頻調(diào)速技術。目前，國內(nèi)采用變頻調(diào)速較少，PLC使用軟繼電器（貯存器）來存貯和傳遞繼電器的狀態(tài)量0和1實現(xiàn)了繼電器動作無沖擊化，PLC采用了模塊化，結構簡單，可靠性大大提高，維護方便；PLC使用梯形圖言，編程簡單，修改方便；PLC帶有A/D模塊可以對模擬量輸人進行數(shù)據(jù)處理。PLC以其體積小、使用壽命長，性能價格比、自動化智能化水平高的特點和優(yōu)勢廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)控制領域。故使用變頻器配合PLC對塔式起重機進行控制，實現(xiàn)了對起重機的多轉(zhuǎn)速控制，控制系統(tǒng)更加安全、可靠。變頻調(diào)速就是利用電動機的同步轉(zhuǎn)速隨電機電源頻率變化的特性，通過改變電動機的供電頻率進行調(diào)速的方法。利用半導體功率開關器件如品閘管、電力品體管等變頻裝置構成變頻電源對異步電動機進行調(diào)速已得到廣泛采用。在第四章中可以知道，同步轉(zhuǎn)速隨電源頻率線性地變化，改變頻率時的機械特性是一組平行的曲線，類似于直流電機電樞調(diào)壓調(diào)速特性。因此，從性能上來講，變頻調(diào)速是交流電機最理想的調(diào)速方法。2.2塔式起重機控制系統(tǒng)的框圖塔式起重機的電路系統(tǒng)，由動力電路和控制電路兩大部分組成，這和其它電力拖動系統(tǒng)差不多。但塔機的工作環(huán)境、工作條件和需要完成的任務，決定它與別的電力拖動系統(tǒng)又不一樣。塔式起重機對電氣系統(tǒng)的要求具有如下一些特點：（1） 塔機作業(yè)是高空作業(yè)，危險性大，安全要求高。這就決定塔機電氣系統(tǒng)的元件，可靠性要高。如果故障率過高，關鍵時刻操作失靈的機會增加，容易發(fā)生事故。（2） 塔式起重機作業(yè)范圍大，調(diào)速范圍寬，高速與低速比值可以達到十幾倍，這就給交流調(diào)速提出了較高的要求。塔機電控，很大一部分精力就用在交流調(diào)速上。（3） 塔機回轉(zhuǎn)機構、行走機構，都是慣性力特大的拖動機構，既要平穩(wěn)起動，又不能快速制動。它的拖動特性要軟，變速要柔和，這也給電氣系統(tǒng)提出特殊要求。本系統(tǒng)將塔式起重機控制系統(tǒng)由繼電器控制改為PLC控制，四大機構調(diào)速均采用變頻調(diào)速.塔式起重機控制系統(tǒng)的系統(tǒng)總框圖如圖2--1所示塔式起重機運行機構的起動時間應盡量符合實際需要，起動迅速而平穩(wěn)；機構的電氣制動方式必須著重考慮.對不同的工況，可選擇自由制動方式與強制制動方式.在運行機構正常停止時，可選用自由停止方式，其停止時間可按實際生產(chǎn)中的運行情況設定，以盡量滿足司機操作塔式起重機的需要為主.為保證起升機構起動時具有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，可以通過設定機械制動器的打開時間、變頻器的最低運行頻率、運行電流之間的關系，以滿足機構負載特性的要求.變頻器內(nèi)部參數(shù)的設定能保證機構具有良好的調(diào)速精度及起制動性能。圖2-1塔式起重機控制系統(tǒng)框圖塔式起重機的起升、回轉(zhuǎn)、小車行走電動機都需要獨立運行，整個系統(tǒng)由3臺電動機和3臺變頻器傳動，使用一臺PLC加以控制。[3]第3章：塔式起重機所用電機及其選擇3.1塔式起重機所用電機簡介在塔機起升機構眾多部件中，電機是非常重要的部件，特別是起升機構的驅(qū)動電機、電氣性和可靠性已經(jīng)成為塔機性能的重要組成部分。電機是機械設備的主要執(zhí)行元件，在系統(tǒng)中的作用非常重要，良好的電氣性能，會改善機械系統(tǒng)的性能，提高系統(tǒng)可靠性，降低制造成本、維護保養(yǎng)成本。塔機最常用的工作荷重是最大吊重的1/4?1/3,最大荷重很少應用。這就需要根據(jù)具體情況確定其變幅速度，關鍵在于充分發(fā)揮變頻調(diào)速器的恒轉(zhuǎn)矩特性，以滿足最大起重量的要求。采用變頻調(diào)速器還要充分發(fā)揮其恒功率特性，提高運行速度以提高工作效率。選擇電機時必須確定以下幾個參數(shù)?；舅俣人C最大荷重時，變幅小車在臂架上運行產(chǎn)生的振動較大，速度不宜過快，一般采用低速或中速，電機在恒轉(zhuǎn)矩條件下應滿足這一要求。因此可把最大阻力時(其中包含風載阻力)變幅小車運行速度定為基本速度。最大速度臂端所允許運行的荷重值，其工作概率最高，且運行距離最長，此時變幅小車應能達到運行的最大速度。電機在恒功率條件下應滿足這一要求，以提高工作效率。就位速度為了把重物平穩(wěn)準確地放在預定位置，變幅機構通常要設定一個就位慢速。傳統(tǒng)控制中多速電機是由其最低速度確定的，繞線電機和力矩電機視重物的大小而確定，采用變頻器可以更加靈活地設定一個實用的就位速度。3.2起升電機的選擇3.2.1恒轉(zhuǎn)矩負載特性起升電機的負載表現(xiàn)為位能性負載，屬于恒轉(zhuǎn)矩負載，其負載特性為T=f(n)，負載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無關，任何轉(zhuǎn)速下總保持恒定或基本恒定。因為具有位能性負載的特性，其起升電機通常工作在額定轉(zhuǎn)速之下，故采用恒轉(zhuǎn)矩控制方式。變頻器拖動恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負載時，低速下的轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且有足夠的過載能力。如果需要在低速下穩(wěn)速運行，應該考慮電機的散熱能力，避免電機的溫升過高。3?2.2恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性的控制恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速：在改變頻率的調(diào)速過程中保持電機的輸出轉(zhuǎn)矩不變。異步電機的轉(zhuǎn)速公式：n=60f1(1-s)/p (3-1)當轉(zhuǎn)差率s變化不大時，〃近似正比于頻率1，可見改變電源頻率就可改變異步電機的轉(zhuǎn)速。3.2.3電機功率選擇已知條件：額定起重總重量f，提升速度v，起升機構機械效率n，電機功率PN應按下式計算：PN=(vxF)/nx103 (3-2)式中：PN 電機功率，kW；F——額定起重量(最小幅度時)+吊鉤重量+鋼絲繩重量，N；v一提升速度，m/s；n——機械效率。已知條件：nN電機額定轉(zhuǎn)速，Tn最大起重力矩，電機功率應按下式計算：PN=2nxnNxTn/60x103 (3-3)3.3小車電機的選擇塔機小車變幅機構確定電機功率的阻力計算，是以最大荷重時的最大運行速度值為準的。塔機變幅小車運行阻力尸，主要有摩擦阻力尸m、坡道阻力尸p、起升繩阻力尸q和風阻力Fw。各種阻力的計算TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摩擦阻力：Fm=(Q+G)w (3-4)式中W——摩擦阻力系數(shù)：Q——起升載荷，N:G——變幅小車自重載荷，N。\o"CurrentDocument"坡道阻力：Fp=(Q+G)i (3-5)式中：i一坡道阻力系數(shù)。起升繩阻力：Fq=Q0式中％為輪系綜合系數(shù)\o"CurrentDocument"風阻力： Fw=ACq=(AQ+AG)Cq (3-5)式中：C——風力系數(shù)；A一迎風面積，A=AQ+AG；AG一起升載荷迎風面積：AQ——變幅小車迎風面積；q——風壓。綜合以上分析，可以得出變幅機構運行阻力的公式：F=(Q+G)(w+i)+QKl+ACq (3-6)電機功率的計算為準確計算電機的功率，在阻力分析和阻力分類的基礎上，把單位荷重在單位速度下需要的功率稱為荷重功率系數(shù)Pq,即當荷重Q=1t、速度=lm/min時所需要的電機功率。把變幅小車在單位速度條件下需要的功率稱為設備功率系數(shù)Pg，即當v=lm/min時變幅小車自重載荷所需要的電機功率。根據(jù)設備功率系數(shù)Pg和荷重功率系數(shù)Pq，可以認為變幅機構運行時，設備消耗的功率約等于PgV；荷重所需的功率約等于QPqV。，可以得出變幅機構所需電機功率的計算公式：P=PgV+QPqV=(Pg+QPqQ)V (3-7)以F0/23B塔機應用的變幅機構為例，該機構使用時最大起重量是10t，變幅小車約1t，最大運行速度是60m/min。在起重量10t時荷重與變幅小車所需的功率比是10：1，分析如下。運行速度60m/min時，電機功率4.4kW，荷重和小車克服阻力的運行功率，分別是4.0kw和0.4kW。運行速度30m/min時，電機功率2.2kW，荷重與變幅小車所需的功率分別是2.0kw和0.2kwo從上述荷重運行的功率，可以計算出變幅機構的荷重功率系數(shù)為Pq=0.00667kW/[t?(m/min)]從上述小車克服阻力的功率，可以計算出變幅機構的設備功率系數(shù)為Pg=0.00667kW/[t?(m/min)][4]第4章：三菱FR-A540變頻器及系統(tǒng)構成4.1變頻器簡介變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉(zhuǎn)矩計算的CPU以及一些相應的電路。變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器;按照開關方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。變頻器中常用的控制方式有:非智能控制方式和智能控制方式。在交流變頻器中使用的非智能控制方式有V/f協(xié)調(diào)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。智能控制方式主要有神經(jīng)網(wǎng)絡控制、模糊控制、專家系統(tǒng)、學習控制等。在變頻器的控制中采用智能控制方式在具體應用中有一些成功的范例。隨著電力電子技術、微電子技術、計算機網(wǎng)絡等高新技術的發(fā)展，變頻器的控制方式今后將向以下幾個方面發(fā)展。數(shù)字控制變頻器的實現(xiàn)現(xiàn)在，變頻器的控制方式用數(shù)字處理器可以實現(xiàn)比較復雜的運算，變頻器數(shù)字化將是一個重要的發(fā)展方向，目前進行變頻器數(shù)字化主要采用單片機MCS51或80C196MC等，輔助以SLE4520或EPLD液晶顯示器等來實現(xiàn)更加完善的控制性能。多種控制方式的結合單一的控制方式有著各自的優(yōu)缺點，并沒有“萬能”的控制方式，在有些控制場合，需要將一些控制方式結合起來，例如將學習控制與神經(jīng)網(wǎng)絡控制相結合，自適應控制與模糊控制相結合，直接轉(zhuǎn)矩控制與神經(jīng)網(wǎng)絡控制相結合，或者稱之為“混合控制”，這樣取長補短，控制效果將會更好。遠程控制的實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，使“天涯若咫尺”，依靠計算機網(wǎng)絡對變頻器進行遠程控制也是一個發(fā)展方向。通過RS485接口及一些網(wǎng)絡協(xié)議對變頻器進行遠程控制，這樣在有些不適合于人類進行現(xiàn)場操作的場合，也可以很容易的實現(xiàn)控制目標。綠色變頻器隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，對于環(huán)境的保護越來越受到人們的重視。變頻器產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)會帶來污染，降低變頻器工作時的噪聲以及增強其工作的可靠性、安全性等等這些問題，都試圖通過采取合適的控制方式來解決，設計出綠色變頻器。變頻器的選擇要依據(jù)所帶負載的類別來區(qū)分：風機、泵類，低速下負載轉(zhuǎn)矩較小，通?？梢赃x擇普通功能型。恒轉(zhuǎn)矩類負載，例如擠壓機；攪拌機；傳送帶；廠內(nèi)運輸電車、吊車的平移機構；吊車的提升機構和提升機等，則有兩種情況。采用普通功能型變頻器的例子不少，為了實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，常采用加大電動機和變頻器的容量的辦法，以提高低速轉(zhuǎn)矩；如果采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變額器實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩負載的調(diào)速運行，則是比較理想的。因為這種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大，靜態(tài)機械特性硬度大，不怕沖擊負載，具有挖土機特性。從目前看，這種變頻器的性能價格比還是相當今人滿意的。恒轉(zhuǎn)矩負載下的傳動電動機，如果采用通用標準電動機，則要考慮低速下的強迫通風冷卻。新設備投產(chǎn)，可以考慮專為變頻調(diào)速設汁的加強的絕緣等級并考慮了低速強迫通風的電動機。軋鋼、造紙、塑料薄膜加工線這一類對動態(tài)性能要求較高的生產(chǎn)機械，原來多采用直流傳動方式。目前，矢量控制型變額器已經(jīng)通用化，加之籠型異步電動機具有堅固耐用、不用維護、價格便宜等一些天然的優(yōu)點。對于要求高精度、快響應的生產(chǎn)機械，采用矢量控制高性能的通用變額器是一種很好的方案。由于塔式起重機的負載是恒轉(zhuǎn)矩類負載，故選用通用型變頻器。⑸4.2三菱FR-A540變頻器三菱FR-A540變頻器為通用型變頻器，功能多、適用于重負載。其中FR-A500(L)變頻器的功率范圍為0.4?800KW。 其特點為：采用先進磁通矢量控制方式，調(diào)速比可達1：120(0.5-60HZ)可拆卸式風扇和接線端子，維護方便。柔性PWM，實現(xiàn)更低噪音運行。內(nèi)置RS485通信口，并可支持各種常用的現(xiàn)場。PID等多種功能適合各種應用場合。注：①表示適用電機容量是以使用三菱標準4極電機時的最大適用容量。額定輸出容量是指假定400V系列變頻器輸出電壓為440V。過載能力是以過電流與變頻器的額定電流之比的百分數(shù)(%)表示的。反復使用時，必須等待變頻器和電機降到100%負荷時的溫度以下。最大輸出電壓不能大于電源電壓，在電源電壓以下可以任意設定最大輸出電壓。但是，變頻器輸出側電壓的峰值為直流電壓的水平。短時間額定5s。電源容量隨著電源側的阻抗(包括輸入電抗器和電線)的值而變化。變頻器容量的計算：連續(xù)運轉(zhuǎn)時所需的變頻器容量的計算式

PCNkP> N—PCNkP> N—門cos9(4-2)式中：PN一一負載所要求的電動機的軸輸出功率；n一一電動機的效率（通常約0.85）；cos9一一電動機的功率因數(shù)（通常約0.75）；IN——電動機電流（A），工頻電源時的電流，k一電流波形的修正系數(shù)（PWM方式取1.05—1.1）PCN一一變額器的額定容量（KVA）；ICN—變頻器的額定電流（A）。以F0/23B塔機應用的變幅機構為例，在起重量10t時荷重與變幅小車所需的功率比是10：1,分析如下：運行速度60m/min時，電機功率4.4kW,荷重和小車克服阻力的運行功率，分別是4.0kw和0.4kW。由式（4—1）得控制起升電機的變頻器容量為6.59KW,控制小車電機的變頻器容量為0.659KW.變頻器的主電路三菱FR-A540變頻器的主電路如圖4—1所示：主要由整流部分、逆變部分和濾波部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變器部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，濾波部分采用大電容作為濾波器。圖4-1FR-A540主電路4.3變頻器外部接線圖本控制系統(tǒng)用三臺變頻器控制三臺電機，分別控制起升電機（如圖4—2所示），小車行走電機（如圖4—3所示），塔臂回轉(zhuǎn)電機（如圖4—4所示）。[6]

圖4-2圖4-2控制起升電機變頻器圖4-3控制小車電機變頻器圖4-4控制塔臂回轉(zhuǎn)電機變頻器為了提倡國家的環(huán)保政策，本控制系統(tǒng)加入了電源再生單元，當停止運行時，把多余的電能回饋給電網(wǎng)，電源再生系統(tǒng)如圖4—4所示：U，V，W端口并入電網(wǎng)，P,N兩端分別接變頻器的P(+),N(—)兩端。圖4-5電源再生單元4.4變頻器外部設備及其選擇在選定了變頻器之后，下一步的工作就是根據(jù)需要選擇與變頻器配合工作的外部設備。選用外部設備是為了達到下述目的：保證變頻器驅(qū)動系統(tǒng)能夠正常工作；提高對變頻器和電動機的保護；減小變頻器對其他設備的影響。變頻器外部設備如圖4--6所示，其中1為電源變壓器T；2為電源側斷路器QV；3為電磁接觸器1kM：4為高頻濾波器FIL；5為交流電抗器1ACL和2ACI；6為制動電阻R；7為變頻側電磁接觸器2kM：8為工頻電網(wǎng)切換用接觸器3kM。圖4-6變頻器的外圍設備電源變壓器T。選用目的：如果電網(wǎng)電壓不是變頻器所需要的電壓等級.使用電源變壓器將高壓電源變換到通用變頻器所需要的電壓等級。電源側斷路器QF。選用目的：用于變頻器、電動機與電源的通斷。在出現(xiàn)過流或短路事故時能自動切斷變頻器電源，以防事故擴大。選擇方法：如果沒有工頻電網(wǎng)切換電路f接觸器3kM).考慮在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動機的起動電流可以控制在較小范圍內(nèi)，因此電源側斷路器QF的額定電流可按變頻器的額定電流來選用。如果有工頻電網(wǎng)切換電路，當變頻器停止工作時，電源直接通過T頻電網(wǎng)切換電路給電動機供電，所以電源側斷路器QF應按電動機的起動電流進行選擇，最好選用無熔斷絲斷路器。電磁接觸器lkM。選用目的：電源一旦斷電后.能夠自動將變頻器與電源脫開，以免在電網(wǎng)重新供電時變頻器進行工作.以保護設備和人身安全；在變頻器內(nèi)部保護功能起作用時，通過電磁接觸器lkM將變頻器與電源脫開。變頻器即使無電磁接觸器1kM也可使用，使用時應注意如下事項：不要用電磁接觸器lkM頻繁地起動和停止破頻器輸入電路的開閉壽命大約為10萬次)；不能用電磁接觸器1kM停止變頻器。選擇方法：接觸器選用方法與低壓斷路器相同。但接觸器一般不會有同時控制多臺變頻器的情形。高頻濾波器FIL。用于限制變頻器因高次諧波對外界的干擾。即在交流調(diào)速控制系統(tǒng)投入使用后再選購。交流電抗器1ACL和2ACL。1ACL用于抑制變頻器輸入側的諧波電流，改善功率因數(shù)。選用與否要視電源變壓器與變頻器容量的匹配情況及電網(wǎng)電壓允許的波動程度而定。2ACL用于改善變頻器輸出電流的波形.減低電動機的噪聲。制動電阻R。制動電阻用于吸收電動機再生制動的再生電能。它可以縮短大慣性負載的自由停車時間，還可以在位能負載下放時，實現(xiàn)再生運行。各種變頻器的說明書上都提供了該公司的外接制動電阻的規(guī)格和型號。控制起升電機的變頻器容量為6.59KW,空氣開關選用國產(chǎn)DZX4-4020A,交流接觸器選用國產(chǎn)CJX4-25dAC220V,熱繼電器選用國產(chǎn)JRS4-18321d/G整15.4A?？刂菩≤囯姍C的變頻器的容量為0.659KW，空氣開關選用施耐德C45AD3P6A,交流接觸用施耐德LC1-D0610M5C-LA1-DN31C，熱繼電器選用施耐德LR2-D1307C。第5章：三菱FX2N-48MRPLC及系統(tǒng)構成5.1PLC相關簡介PLC是本世紀60年代發(fā)展起來的一種新型自動化控制裝置。其特點為控制程序可變，有很好柔性；具有高度可靠性，功能完善，適用于工業(yè)環(huán)境；易于掌握，便于維修；體積小，省電；價格低廉。近幾年來，又開發(fā)出遠程I/O，數(shù)據(jù)出理，網(wǎng)絡化管理等功能，訊速在工業(yè)自動化控制領域中扮演了重要的角色PLC的發(fā)展歷程口在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱ProgrammableController（PC）。□個人計算機（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為ProgrammableLogicController（PLC），現(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30?40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)?！鮌LC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。PLC的結構基本PLC框圖如圖5—1所示。從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。[7]圖5-1PLC的基本結構框圖CPU的構成CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。I/O模塊PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。口開關量是指只有開和關（或1和0）兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下：口開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離?？谀M量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。□按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。電源模塊□PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源(220VAC或110VAC),直流電源(常用的為24VAC)。底板或機架□大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。PLC系統(tǒng)的其它設備(1)編程設備：編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機(運行編程軟件)充當編程器。(2)人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏(或觸摸屏)式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機(運行組態(tài)軟件)充當人機界面非常普及?？谳斎胼敵鲈O備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。PLC的通信聯(lián)網(wǎng)□依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出'網(wǎng)絡就是控制器"的觀點說法。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制?！鮌LC的通信，還未實現(xiàn)互操作性，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標準，PLC各廠家均有采用?？趯τ谝粋€自動化工程(特別是中大規(guī)模控制系統(tǒng))來講，選擇網(wǎng)絡非常重要的。首先，網(wǎng)絡必須是開放的，以方便不同設備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴展；其次，針對不同網(wǎng)絡層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡標準的協(xié)議、機制的前提下進行；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設備兼容性、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡標準。PLC與其它控制裝置相比有許多優(yōu)點：可靠性較高。要求空間較小。維護較容易。可重復使用。如果要求改變可重新編程。5.2三菱FX2N-48MRPLC及系統(tǒng)構成5.2.1三菱FX2N-48MRPLCPLC功能在這幾年得到突飛猛進的發(fā)展。三菱PLC以其高性能，低價格應合了中國工控行業(yè)的需要，在國內(nèi)得到了廣泛的應用。三菱PLC產(chǎn)品系列十分豐富，可以廣泛的滿足不同用戶的需要。FX2N系列是三菱PLC是FX家族中最先進的系列。三菱PLC具有高速處理及可擴展大量滿足單個需要的特殊功能模塊等特點，為工廠自動化應用提供最大的靈活性和控制能力。FX2N-48MR可編程控制器（簡稱SL2N）是48路I/O板式小型可編程控制器（SL2N）是帶有48路I/O、4路AD、2路DA、RS232C\RS485通信接口、擴展接口的一體化小型可編程控制器，可靈活運用在各種工業(yè)自動控制場合。具有可靠性高、抗干擾能力強、價格低廉等特點。以下是三菱FX2N-48MR的結構及基本配置。輸入繼電器（X）PLC的輸入端子是從外部開關接受信號的窗口，PLC內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器X是用光電隔離的電子繼電器，它們的編號與接線端子編號一致（按八進制輸入），線圈的吸合或釋放只取決于PLC外部觸點的狀態(tài)。內(nèi)部有常開/常閉兩種觸點供編程時隨時使用，且使用次數(shù)不限。輸入電路的時間常數(shù)一般小于10ms。各基本單元都是八進制輸入的地址，輸入為X000?X007，X010?X017，X020?X027。它們一般位于機器的上端。輸出繼電器（Y）PLC的輸出端子是向外部負載輸出信號的窗口。輸出繼電器的線圈由程序控制，輸出繼電器的外部輸出主觸點接到PLC的輸出端子上供外部負載使用，其余常開/常閉觸點供內(nèi)部程序使用。輸出繼電器的電子常開/常閉觸點使用次數(shù)不限。輸出電路的時間常數(shù)是固定的。各基本單元都是八進制輸出，輸出為Y000?Y007，Y010?Y017，Y020?Y027。它們一般位于機器的下端。輔助繼電器（M）PLC內(nèi)有很多的輔助繼電器，其線圈與輸出繼電器一樣，由PLC內(nèi)各軟元件的觸點驅(qū)動。輔助繼電器也稱中間繼電器，它沒有向外的任何聯(lián)系，只供內(nèi)部編程使用。它的電子常開/常閉觸點使用次數(shù)不受限制。但是，這些觸點不能直接驅(qū)動外部負載，外部負載的驅(qū)動必須通過輸出繼電器來實現(xiàn)。如下圖5-3中的M300，它只起到一個自鎖的功能。在FX2N中普遍途采用M0?M499，共500點輔助繼電器，其地址號按十進制編號。輔助繼電器中還有一些特殊的輔助繼電器，如掉電繼電器、保持繼電器等。定時器（T）在PLC內(nèi)的定時器是根據(jù)時鐘脈沖的累積形式，當所計時間達到設定值時，其輸出觸點動作，時鐘脈沖有1ms、10ms、100ms。定時器可以用用戶程序存儲器內(nèi)的常數(shù)K作為設定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器（D）的內(nèi)容作為設定值。在后一種情況下，一般使用有掉電保護功能的數(shù)據(jù)寄存器。即使如此，若備用電池電壓降低時，定時器或計數(shù)器往往會發(fā)生塔式起重機的PLC控制和變頻調(diào)速系統(tǒng)設計誤動作。計數(shù)器（C）FX2N中的16位增計數(shù)器，是16位二進制加法計數(shù)器，它是在計數(shù)信號的上升沿進行計數(shù)，它有兩個輸入，一個用于復位，一個用于計數(shù)。每一個計數(shù)脈沖上升沿使原來的數(shù)值減1，當現(xiàn)時值減到零時停止計數(shù)，同時觸點閉合。直到復位控制信號的上升沿輸入時，觸點才斷開，設定值又寫入，再又進入計數(shù)狀態(tài)。數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器是計算機必不可少的元件，用于存放各種數(shù)據(jù)。FX2N中每一個數(shù)據(jù)寄存器都是16bit（最高位為正、負符號位），也可用兩個數(shù)據(jù)寄存器合并起來存儲32bit數(shù)據(jù)（最高位為正、負符號位）。[8]5.2.2PLC輸入輸出點數(shù)分配PLC輸入輸出點數(shù)分配見表5-2。表5-2I/O地址分配1SB1起升電機正轉(zhuǎn)按鈕X00021SB18緊急制動塔臂回轉(zhuǎn)X0232SB2起升電機反轉(zhuǎn)按鈕X00122SQ5、SQ6塔臂回轉(zhuǎn)限位開關X0243SB3起升低檔速按鈕X00223KA1起升電機正轉(zhuǎn)觸頭Y0004SB4起升中檔速按鈕X00324KA2起升電機反轉(zhuǎn)觸頭Y0015SB5起升高檔速按鈕X00425KA3起升低檔速觸頭Y0026SB6緊急制動起升電機X00526KA4起升中檔速觸頭Y0037SQ1、SQ2起升高度限位開關X00627KA5起升高檔速觸頭Y0048SB7小車電機正轉(zhuǎn)按鈕X00728KA6小車電機正轉(zhuǎn)觸頭Y0059SB8小車電機反轉(zhuǎn)按鈕X01029KA7小車電機反轉(zhuǎn)觸頭Y00610SB9小車低檔速按鈕X01130KA8小車低檔速觸頭Y00711SB10小車中檔速按鈕X01231KA9小車中檔速觸頭Y01012SB11小車高檔速按鈕X01332KA10小車高檔速觸頭Y01113SB12緊急制動小車電機X01433KA11回轉(zhuǎn)電機正轉(zhuǎn)觸頭Y01214SQ3、SQ4小車行走限位開關X01534KA12回轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)觸頭Y01316SB13回轉(zhuǎn)電機正轉(zhuǎn)按鈕X01635KA13回轉(zhuǎn)低檔速觸頭Y01417SB14回轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)按鈕X01736KA14回轉(zhuǎn)中檔速觸頭Y01518SB15回轉(zhuǎn)低檔速按鈕X02037KA15回轉(zhuǎn)高檔速觸頭Y01619SB16回轉(zhuǎn)中檔速按鈕X02138L、N220V交流電源20SB17回轉(zhuǎn)高檔速按鈕X02239COM1公共端子5.3PLC接線圖本控制系統(tǒng)采用的是三菱FX2N系列PLC。接線圖如圖5--3所示

_I L_I L1111:11■11——b1h111111——b111h1111圖5-3PLC接線圖5.4PLC梯形圖5.4.1控制系統(tǒng)的軟件設計控制系統(tǒng)主要完成塔式起重機的起升電機、小車電機、以及塔臂電機一系列的操作。分為主程序和子程序，并且具有緊急制動和報警功能。圖5--4為主流程圖

圖5-4控制系統(tǒng)的主流程圖5.4.2三菱SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件使用方法新建建立一個程序文件，”可用文件（FILE）“菜單中的新建（NEW）命令，在主窗口將顯示新建的程序文件程序區(qū)，也可用工具中按鈕來完成。新建的程序文件用戶可以根據(jù)實際變成需要做以下操作：確定主機型號，根據(jù)實際應用情況選擇PLC型號。按下“確定“按鈕，即可進入變成界面。打開已有文件打開一個磁盤中已有的程序文件，可用“文件（FILE）菜單中的“打開”，命令，在彈出的對話框中選擇打開的程序文件，也可用工具條中的按鈕來完成。3.怎樣上傳在已經(jīng)與PLC建立通信的前提下，如果要上傳到PLC的存儲器中，可用PLC菜單中的“傳送，命令中的“讀出”子命令來完成。4.怎樣下載在已經(jīng)與PLC建立通信的前提下，如果要下載到PLC的存儲器文件，可用PLC菜單中的“傳送”命令中的“寫出”子命令來完成。同時為了提高傳送程序文件的效率，還可以在下載前設置傳送的范圍。5.編輯程序編輯和修改控制程序是程序員利用三菱SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件要做的基本工作，就是該軟件的編輯功能，現(xiàn)在以梯形圖編輯器為例來介紹一些基本的編輯操作功能。編程元件梯形圖的編程元件主要有線圈、觸點、指令盒、標號及連接線，其輸入方法有兩種：方法一是功能圖輸出。首先在編輯窗口中光標定位，在功能圖中選擇元件類型、輸入編號等，然后按下“確定”就算完成某一元件的輸入，若有錯誤，如有元件編號錯誤、違反梯形圖的編程規(guī)則等，系統(tǒng)軟件會會馬上拒絕輸入的提示對話框，提醒設計者改正過來。方法二就是利用功能鍵輸出操作，其方法與上面相同。方法還有：順序輸入，在是在一個邏輯行中，如果只有編程元件的串聯(lián)連接，輸入和輸出都無分支，則就可認為是順序輸入。該方法非常簡單，只需要從邏輯行的開始依次輸入各變成2元件即可，每輸入一個元件，光標都會自動的移動到下一列。任意添加輸入：如果想在任意位置添加一個編程元件，只需要單擊這一位置后，光標就會移動到此處，然后輸入需要編程的元件即可。插入和刪除編程中經(jīng)常要用到插入和刪除某一行或者某一列、一邏輯行等，所以可采取下措施：插入：將光標移動到要插入的位置，然后選擇：“編輯”菜單，執(zhí)行菜單中的“行插入”命令，即可輸入編程元件，從而實現(xiàn)邏輯行的輸入。刪除：首先通過鼠標選擇要刪除的邏輯行，然后利用“編輯”菜單中的“行刪除”命令就可以刪除該邏輯行的所有元件了。對于元件的剪切、復制和粘貼和PROTSL99SE軟件的操作方法一樣，從略。注釋選定將要給予注釋的元件，雙擊該元件、會出現(xiàn)一個對話框，即可輸入文字注釋。語言轉(zhuǎn)換軟件可實現(xiàn)編程語言(編輯器)之間的任意切換，選擇“視圖”菜單中的STL、LAD便可進入對應的編程環(huán)境，使用最多的是STL和、LAD之間的互相轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換程序編輯完成后，一定要利用“編輯”菜單中的“轉(zhuǎn)換”命令，將在編輯窗口中創(chuàng)建的電路圖轉(zhuǎn)換格式存入計算機中。反之，如果要退出編輯界面，不保存編制的程序。六：測試/運行三菱SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件提供了一系列的工具，便于我們直接在軟件環(huán)境下進行調(diào)試和監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行情況。監(jiān)控/測試元件監(jiān)控(X、Y、M)選擇“監(jiān)控/測