凸轮控制器、PLC控制的电动机的变频调速.doc

凸轮控制器及PLC控制起重机械的变频调速
华满香 凌志学
湖南铁道职业技术学院 湖南株洲 412001
摘要：本文介绍了利用凸轮控制器控制三菱FX2系列PLC，通过PLC编程控制台安V2系列变频器，再通过变频器控制桥式起重机的起动、正反转、调速及制动的控制系统的组成、基本原理、及软件实现。
关键词： PLC 起重机 变频调速
Summary:
This text introduced the exploitation cam controller control Mitsubishi FX2 series PLC, passing the peaceful the series of V2 in set in control in distance in PLC plait change the machine of , then pass to change the machine control bridge type derrick start, positive and negative turn, adjust soon and the control system that system move constitutes, basic principle, and the software realizes.
Key phrase:
PLC, derrick, change the adjust soon
一、 引入
传统桥式起重机是采用交流绕线转子异步电动机转子串电阻的方法进行起动、正反转和调速的，采用的是继电-接触器控制，这种控制系统的主要缺点有：
1、桥式起重机工作环境恶劣，工作任务重，电动机以及所串电阻烧损和断裂故障时有发生。
2、继电-接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高。
随着PLC技术、变频调速技术的迅猛发展，电气传动和自动控制领域也日新月异。PLC控制的起重机械的变频调速应用日益广泛，以下就以三菱FX2系列PLC、台安V2系列变频器为例讲述凸轮控制器及PLC控制鼠笼式异步电动机的变频调速系统的硬件及软件设计。
二、 凸轮控制器触头分合表
凸轮控制器是一种大型手动控制器，是起重机上重要的电气操作设备之一，

KT10-25J－1型凸轮控制器SA有正反各5档，中间为零档，共11档，有12对抽头，凸轮控制器触头分合表是以其圆柱表面的展开图来表示的，竖细实线为工作位子，横虚线为触头位置，在横竖两条线交点处若用黑圆点标注，则表明控制器在该位置这一触点是闭合的，若无黑点标注，则表明该触点在这一位置是断开的。如当手柄打到零档，触头SA0、SA1、SA2闭合，其他都断开，当手柄打到正转3档，触头SA2、SA4、SA62、SA7、SA8闭合，其他都断开。凸轮控制器触头分合表如图一所示。

三、 PLC、变频器的硬件设计
利用PLC、变频器代替传统的继电器控制线路，将凸轮控制器控制PLC,PLC
编程控制变频器实现电动机的正反转各5档速度。PLC的I/O分配如图二所示。图中SB1、SB2用于控制变频器的通电与断电， SA0实现零位保护，SA4、SA6控制变频器实现电动机正转，SA3、SA5控制变频器实现电动机反转，SQ1、SQ2是安全门和紧急门开关，SQ3、SQ4是正反向限位保护，FR是热继电器实现电动机过载保护，SB3是变频器故障复位按钮，SA7〜SA11用于控制电动机正反转5档速度。为使电动机快速安全制动，电阻R为制动电阻。变频器的主电路如图三所示。
四 软件设计
1、变频器参数设置
变频器的参数设定在调试过程中是十分重要的，由于参数设定不当，不能满足生产的需要，导致起、制动失败或工作时常跳闸，严重时会烧毁功率模块IGBT或整流桥等器件。台安V2系列变频器参数有200个以上，调试时，大多数参数可不变动。按出厂值不动即可，只要把使用时原出厂值不合适的予以重新设定就可。在此重点是必须正确进行三段速设定，当运转不合适时，再调整其他参数。
运转指令选择P－05＝1由外部端子控制；P－07＝XX00,不能接成三线制运行；
频率上限由P－31设定为50HZ；三段速端子SP1机能设定P－52=00，SP2机能设定P－53=01， SP3机能设定P－54=02；各档速对应的频率设置如下：
P－33确定1档工作频率：f1=15HZ
P－36确定2档工作频率：f2=25HZ
P－37确定3档工作频率：f3=30HZ
P－39确定4档工作频率：f4=40HZ

P－41确定5档工作频率：f5=50HZ

2、梯形图设计
根据要求设计的梯形图如图四所示，现简要分析如下：

1） 变频器通电控制
合上空气开关QS，按下SB1→X0动作→Y0接通自锁→KM得电→变频器接通电源。
按下SB2→X1动作→Y0失电→KM释放→切断变频器电源。
2)电动机起动准备
关上紧急门、安全门SQ1、SQ2受压→X5、X6动作，常开触点闭合，凸轮控制器SA打到零位，SA0闭合→X2动作→Y7得电自锁→Y7常开点闭合,指示灯HL1亮→为起动电动机作准备。
3）多档速正转控制
“1”档→SA4、SA6闭合→X3动作→Y1动作自锁→接通KA1→KA1常开触头闭合→变频器正转运行端FWD接通→多段速端子SP1、SP2、SP3都不闭合，电动机以第1档工作频率对应速度正转起动运行。
“2”档→增加SA7闭合→X12动作→Y4得电→继电器KA4接通多段速端子SP1→电动机以第2档速度运行。
“3”档→SA7、SA8闭合→X12、X13动作→Y5得电→KA5接通SP2→电动机以第3档速度运行。
“4” 档→SA7、SA8、SA9闭合→X12、X13、X14动作→Y6得电→KA6接通SP3→电动机以第4档速度运行。

“5” 档→SA7、SA8、SA9、SA10、SA11闭合→X12、X13、X14、X15动作→Y5、Y6得电→KA5、KA6接通SP2、SP3→电动机以第5档速度运行。
4）多档速反转控制
凸轮控制器控制电路是可逆对称电路。反转时，触头SA3 、SA5闭合→动作，使得Y2得电自锁→接通KA2→KA2触头接通变频器反转运行端REV，电动机反转起动运行，而反转5档起动调速过程由于触头对称与正转调速完全相同。在此不赘述。
5）变频器报警
当变频器报警时，变频器的报警输出R1A和R1C接通→KA10动作→接通X16→一方面Y0释放→接触器KM失电→变频器切断电源，另一方面Y10、Y11动作，蜂鸣器HA发声，指示灯HL2亮，进行声光报警。
6）变频器复位
当变频器故障已经排除，可以重新运行时，按下SB3，变频器RES端接通→变频器复位。
四、结束语
在起重机械中采用PLC控制的变频调速，编程灵活，控制方便，凸轮控制器控制电动机的各档速度都由变频器控制的三段速进行设定、加速时间和制动减速时间都可根据现场情况由变频器设置，调整方便。采用鼠笼式异步电动机简单价廉，可平滑起动，负载变化时，各档速度基本不变，调速性能好，可避免串电阻调速的诸多缺点若是改造原有系统，大小车电动机仍可采用原有的绕线转子异步电动机，将转子绕组引出线短接，去掉电刷和集电环，节省更换电动机的费用。是理想的调速控制方式。

2005年1月20日
参考文献：
《变频器应用基础》石秋洁主编 机械工业出版社
《工厂电气控制技术》王兵主编 中国劳动社会保障出版社
《可编程控制器应用技术》张万忠主编 化学工业出版社
《T.VERTER V2系列变频器使用手册》

作者详细地址：湖南铁道职业技术学院电气工程系 副教授：华满香 13017128267

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