[电子设计论文精品]基于PLC的起重机变频调速系统设计).doc

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1、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：2011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 2007级（2011 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。

2、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

3、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：2011.3.16-2011.4.1 认真收集有关资料，完成开题报告2011.4.2-2011.4.20 提出总体设计方案并进行论证2011.4.20-2011.5.10 论文主体设计，编写主程序2011.5.11-2011.5.20 论文撰写,完成初稿2011.5.21-2011.5.28 程序调试和修改论文2011.5.29-2011.6.

4、07 编写设计说明书，准备答辩提纲，进行答辩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，2008.1:150178.2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，2007.8：224350.3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，1992:516，3465.4佟纯厚.近代交流调速技术.冶金工业出版社，2008.7:4158.5张燕宾.SPWM变频器调速应用技术.北京机械工业出版社,1997:1233.6丁斗章.变频调速技术与系统应用M.北京:机械

5、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，2001:2729.10SIEMENS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，1991.12Germany Profibus Interface Center/lab.Manfred Pop T

6、he Rapid Way to PROFIBUS-DPM, 1997:167169.13S7-300 Module Specifications:l-18，2224.14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,2003,2:3435.15王梅生.变频调速在起重机中的应用.起重运输机械，1999,(2):610.16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）： 2011年3月4 日注：本表可自主延伸，各专业根据需要调整。本科毕业设计（论文）开题报

7、告（综述）电气工程与自动化学院 电气专业 2007级（2011 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：系统软件设计本课题来源及研究现状：课题来源及意义：目前,我国桥式起重机大部分采用工频供电,由绕线式电机异步拖动,通过改变绕线式异步电机转子串接电阻实现起动和调速,存在以下问题:拖动电机为交流绕线式电机,控制采用主令开关的有触点控制,系统可靠性差;起动电流大,对电网冲击大;调速为有级调速,调速范围窄,调速过程不平滑;重物位能以热能形式散失,造成大量能量浪费;故障率高,维护量大等缺点。研究现状及目标：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

8、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。应用结果表明,该系统高效节能、可靠性高、网络化程度高,使用维护方便。课题研究目标、内容、方法和手段：研究目标：如何实现桥式起重机的变频调速。研究内容：采用DP通讯实现桥式起重机多段调速。研究方法和手段：查阅相关资料并在指导老师的指导下进行实验仿真。设计（论文）提纲及进度安排：设计提纲：第一章 绪论1.1传统桥式起重机控制系统存在的问题1.2本课题的研究意义及主要内容

9、第二章 桥式起重机构造及选型2.1桥式起重机的构造2.2桥式起重机硬件设备的选型第三章 变频器的参数设置3.1变频调速原理3.2变频器的基本结构3.4变频器的外部接线图第四章 现场总线Profibus-DP应用4.1PROFIBUS-DP的组态4.2系统功能SFC14、SFC15在DP通信中的应用第五章 PLC的硬件设计5.1 PLC概述及其系统组成5.2系统控制的要求第六章 PLC程序设计6.1程序设计6.2模拟仿真参考文件致 谢进度安排：2011.3.16-2011.4.1 认真收集有关资料，完成开题报告2011.4.2-2011.4.20 提出总体设计方案并进行论证2011.4.20-2

10、011.5.10 论文主体设计,编写主程序2011.5.11-2011.5.20 论文撰写,完成初稿2011.5.21-2011.5.28 程序调试和修改论文2011.5.29-2011.6.07 编写设计说明书，准备答辩提纲，进行答辩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，2008.1:150178.2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，2007.8：224350.3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，1992:516，3465.

11、4佟纯厚.近代交流调速技术.冶金工业出版社，2008.7:4158.5张燕宾.SPWM变频器调速应用技术.北京机械工业出版社,1997:1233.6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，2001:2729.10SIEMENS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

12、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，1991.12Germany Profibus Interface Center/lab.Manfred Pop The Rapid Way to PROFIBUS-DPM, 1997:167169.13S7-300 Module Specifications:l-18，2224.14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,2003,2:3435.15王梅生.变频调速在起重机中的应用.起重运输机械，1999,(2):610.16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

13、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.指导教师审核意见：指导教师（签字）： 2011 年 4 月 1日注：本表可自主延伸摘 要桥式起重机作为物料搬运系统中一种典型设备，在企业生产活动中应用广泛作用显著，因此对于提高桥式起重机的运行效率，确保运行的安全可靠性，降低物料搬运成本是十分重要。1、根据桥式起重机的运行特点，桥式起重机控制系统采用工业触摸屏监控起重机变频调速系统，该系统主要由上位机(工业触摸屏系统)、下位机(PLC控制系统)、变频调速系统等组成。2、PLC采用SIEMENS公司产品，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度换档；吊钩的升、降方

14、向及速度换档，同时能检测各个电机故障现象并送往工业触摸屏进行显示，减小了传统继电一接触式控制系统的中间环节。减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。关键字: PLC、桥式起重机、变频调速。ABSTRACTThe bridge crane carries a kind of typical equipment in the supplies system, so it have extensive function in the activity of producing enterprise ,so it is important to improve the bridge cra

15、ne operational efficiency, guarantee the safe reliability to be operated, reduce the cost of the supplies carrying . 1、According to the operation characteristic of bridge crane, bridge crane control system adopt industry touch-sensitive screen control the system of bridge crane frequency conversion,

16、 this system mainly include location going to machine (industry touch-sensitive screen system),the next machine (PLC control system)and frequency conversion system. 2、PLC system adopts the SIEMENS Company products, can control the crane cart，car operation direction and change speed; To rise，lower cl

17、iver direction and change speed, can measure each motor trouble phenomenon and send this to touch-sensitive screen of industry to show at the same time, have reduced traditional electricity一Contact-type control system of intermediate link .it reduce the hardware and control line, has improved system

18、atic stability, dependability greatly.Key words: PLC、bridge crane、frequency conversion system.目 录第一章 绪论11.1传统桥式起重机控制系统存在的问题11.2本课题的研究意义及主要内容11.3桥式起重机电气启动技术的国内外发展状况2第二章 桥式起重机构造及选型42.1桥式起重机的构造42.2桥式起重机硬件设备的选型5第三章 变频器的参数设置83.1变频调速原理83.1.1三相异步电动机的电磁特性与U/控制83.1.2 三相异步电动机变频调速83.1.3不同控制方式变频器的特点93.2变频器的基本结构

19、103.3变频器的参数设置103.4变频器的外部接线图20第四章 现场总线Profibus-DP应用214.1PROFIBUS-DP的组态214.2系统功能SFC14、SFC15在DP通信中的应用26第五章 PLC的硬件设计275.1 PLC概述及其系统组成275.1.1S7-300 PLC的结构特点275.1.2 S7-300 PLC性能275.1.3 S7-300 PLC通讯功能285.2系统控制的要求285.3控制系统的I/0点及地址分配295.4电气控制系统原理图30第六章 PLC程序设计316.1程序设计316.2模拟仿真38致 谢43参考文献44附 录45第一章 绪论1.1传统桥式

20、起重机控制系统存在的问题 传统的起重机驱动方案一般采用:直接起动电动机;改变电动机极对数调速;转子串电阻调速;涡流制动器调速;可控硅串级调速;直流调速。前四种方案均属有级调速，调速范围小，无法高速运行，只能在额定速度以下调速;起动电流大，对电网冲击大;常在额定速度下进行机械制动，对起重机的机构冲击大，制动闸瓦磨损严重;功率因数低，在空载或轻载时低于0.20.4，即使满载也低于0.75，线路损耗大。可控硅串级调速虽各服了上述缺点，实现了额定速度以下的无级调速，提高了功率因数，减少了起制动冲击，价格较低，但目前串级调速产品的控制技术仍停留在模拟阶段，尚未实现控制系统具有很好的调速性能和起制动性能，

21、很好的保护功能及系统监控功能，所以有时采用直流电动机，而直流电动机制造工艺复杂，使用维护要求高，故障率高。1.2本课题的研究意义及主要内容本课题中以桥式起重机作为研究实体，由上可知，传统桥式起重机的控制系统主要采用交流绕线转子串电阻的方法进行启动和调速，继电一接触器控制，这种控制系统的主要缺点有:1桥式起重机工作环境差，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继电一接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高。3.转子串电阻调速，机械特性软，负载变化时转速也变化，调速不理想。所串电阻长期发热，电能浪费大，效率低。要从根本上解决这些问题，只有彻底改变传统的控制方式。近年来，随着计算

22、机技术和电力电子器件的迅猛发展，同时也带动电气传动和自动控制领域的发展。其中，具有代表性的交流变频调速装置和可编程控制器获得了广泛的应用，为PLC控制的变频调速技术在桥式起重机系统提供了有利条件。变频技术的运用使得起重机的整体特性得到较大提高，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。由于起重机行业的特殊性，变频调速系统的应用相对滞后。采用变频调速取代传统的起重机控制系统是近几年才开始应用的新技术。无论是在起重机老产品还是新产品设计，变频调速都是优选方案。变频调速装置的先进性能特别适用于起重机

23、的恶劣工况，对改善起重机的调速性能，提高工作效率和功率因数，减小起制动冲击以及增加起重机使用的安全可靠性是非常有益的。相比较发达国家而言，我国的相关技术水平差距较大。主要技术难度体现在:对起重机对电控系统运行的稳定性和可靠性要求愈来愈高，起重机的起重量及运行速度等技术参数越来越大，起重机的自动化程度越来越高，起重机对管理和通讯的性能要求越来越严格。为此，有必要对桥式起重机电控系统的应用研究。由变频器构成的交流调速系统可取代直流调速系统，是随着计算机技术特别是大规模集成电路制造技术的不断发展的必然结果，符合起重机的发展趋势，适合发展大起重重量的起重机;提高工作速度、扩大调速范围;提高金属结构、机

24、构和电气设备的可靠性和使用寿命;改善司机操作的条件，保证作业安全，提高自动化控制程度和扩大远距离控制系统的使用范围尤其是把它们应用到作业频繁的仓库堆垛起重机和环境恶劣的冶金起重机上。也符合起重机向大型化、高效率化、无保养化和节能化发展。向自动化、智能化、集成化和信息化发展的方向。1.3桥式起重机电气启动技术的国内外发展状况电气调速控制的方法很多，对直流驱动来讲60年代采用发电机一电机系统。从控制电阻分级控制，到交磁放大控制，到可控硅SRC激磁控制，到主回路可控硅即晶闸管整流供电系统。随着电子技术的飞速发展，集成模块出现，计算机、微处理器应用，因此控制从分立组成模拟量控制发展至今天的数字量控制。

25、从交流驱动来讲:常规的常采用绕线式电动机转子串电阻调速，为满足重物下放时的低速，一般依靠能耗制动、反接制动，后来还采用涡流制动，还有靠转子反馈控制制动、反接制动、单相制动器抱闸松劲的所谓软制动，随着电子技术的发展，国内外开发研制变频调速，PLC可编程序控制器的应用控制系统的性能更加完美。目前国内外几种常用调速系统配置及其性能:1.DC一300直流驱动调速系统:GE公司DC一300、DC一2000是微处理器数字量控制的直流驱动调速系统，其控制功率从300HP到40O0llP，并采用PLC对整机驱动系统实施故障诊断、检测、报警及控制。该驱动系统实施主回路SRC整流，其控制是给定模拟量通过数模转换成

26、数字量，通过速度环、电流环到SCR移现触发的逻辑无环流的调速系统。可用测速反馈或电压反馈，对磁场弱磁，以实施恒功率控制。2.交流调速控制系统:对于起重机械来讲，交流驱动仍是国内普遍采用的方案而且多数停留在绕线式电机转子串电阻来调速。随着功率电子技术的发展，早在六十年代后期，国外就开始致力于晶闸管定子调压调速技术的开发研究。目前，该技术己进入了成熟稳定的发展应用阶段。日本安川电机制作所于1972年就正式定为VS系列，应用于起重机及轧机辅助设备的交流调速。法国、英国、德国等大电气公司亦在这方面展开了重点研制开发。借助电力电子技术、微电子技术的发展，由分离元件发展到大规模集成电路，从而实现控制部件的

27、微型组件化、智能化、标准化、系列化，进而从模拟量控制发展到数字量控制。可编程序控制器PLC引入到交流电气传动系统后，使传动系统性能发生了质的变化。在桥式起重机实现了抓斗的自动控制和故障诊断、检测显示等，达到了新的技术高度。3.变频调速:变频调速技术是国际上各大电气公司在70年代末80年代投入全力研制、开发，也是国际国内这几年全力研制应用的目标与方向。这几年一些公司如德国SIEMENS，美国GE，日本三菱等推出全数字化的矢量控制技术，大功率的IGBT模块的出现使变频技术在起升机械、电梯等位能负载控制成为现实。目前，变频调速的控制方法有恒压频比控制，转差频率控制，矢量控制，直接转矩控制等。这些控制

28、方法都得到了不同程度的应用，但其控制性能有一定的差异。直流电动机之所以与有良好的控制性能，其根本原因是当励磁电流恒定时，控制电枢电流的大小就能无时间滞后的控制瞬时转矩的大小。异步电动机产生瞬时转矩的原理虽然与直流电动机相同，但由于建立气隙磁场的励磁分量和电磁转矩所对应装置电流有功分量都应包含在定子电流中，无法直接将它们分开，在运行过程中，这两个分量有会互相影响。因此要控制异步电动机的瞬时转矩十分困难。像采用恒压频比控制、转差频率控制的变频调速系统由于是从控制电动机的平均转矩的角度出发来控制电动机的转速，因而难以获得较理想的动态性能，异步电动机在高精度调速系统和伺服系统中的应用受到限制。而矢量控

29、制是从根本上解决了这个问题，使交流调速系统的应用范围迅速扩大。适用于通用的鼠笼式电动机，无速度传感器的矢量控制变频调速技术的应用一该技术使变频控制装置不再配套专用电机，而且可通过软件对一般的鼠笼式电机一矢量控制装置实施参数调整，进一步降低电气电机的投资而且维护保养方便。变频器使用PWM技术可严格地使输入电流正弦功率-即在下降过程各机械减速制动中，将动能和位能转化为电能反馈电网，达到理想的节能指标，同时确保工况正常运行，上述发展已完成了产品系列化上市，对“变频”装置在技术上以及经济上与其他驱动装置竞争将有明显的优势。同时随着PLC系统的不断成熟与完善，以及大容量变频器在位能负载上的成功应用，变频

30、调速系统必将成为未来调速市场的主流。第二章 桥式起重机构造及选型2.1桥式起重机的构造图2.1 桥式起重机结构图小车基本结构组成及其特点1.桥架结构桥架是由两根箱形主梁、两根箱形端梁和两主梁外侧的走台所形成，主梁与端梁刚性联接，两根端梁中部多用螺栓联接，可拆卸，主梁是承担小车重量和外载荷的。必须有足够的强度、静刚度和动力刚度，以保证在规定载荷作用下，其主梁在弹性下挠值允许的范围内不至于发生变形，主梁上拱度是用来抵消工作中主梁所产生的弹性变形以减轻小车的爬坡、下滑，并保证大车运行机构的传动性能。端梁是桥式起重机的主要受力构件，多用钢板组焊成箱形结构，在端梁下面装置着大车的车轮组，承担着起重机所的

31、垂直方向的载荷。2.大车运行机构大车运行机构采用分别驱动，两个主动轮有两套对称独立的驱动装置，驱动装置主要有电动机、制动器、减速器、车轮等部件组成，所有机构都采用滚动轴承机构，部件之间全部采用齿轮联轴器联接，主被动车轮轴都支承在角型轴承箱上便于装拆。3. 小车架小车架是支承和安装起升机构和小车运行机构各部件的机架，同时他又是承受和传递全部起重载荷的结构件。因此，要求小车架即具有足够的强度和刚度，又要尽量减轻其自身自重，以降低小车的轮压，减轻桥架机构的受载。小车架的主要受力。构件是两根顺着小车轨道方向的纵梁和几根与纵梁垂直焊接的横梁，横梁的数目取决于有无主、副两套起升机构。这些构件均采用钢板或型

32、钢焊接。4.起升机构 桥式吊钩起重机在小车架上部安装着起升机构，单钩时为一套独立的驱动装置；有主、副两个钩时，就有两套各自独立的驱动装置作为起升机构。为了保证工作的安全可靠，减速机高速轴上装有制动装置，卷筒一端的轴承座上装有起升高度限位位置。5.小车运行机构小车运行机构是由电动机带动立式减速机，减速机的低速轴以集中驱动的方式连接主动车轮，电动机轴的另一端装有制动器。6.安全装置 为了保证起重设备的自身安全，杜绝起重作业中发生事故，起重机构设有安全防护装置。常见的防护装置有：限位开关、缓冲器、防碰撞装置、起重量限制器等。2.2桥式起重机硬件设备的选型一、常用低压电器 1、闸刀开关和组合开关1.普

33、通刀开关（开启式负荷开关）普通刀开关是是一种简单手动的控制电器，它由操作手柄，静动触头，进出线座和绝缘底板等组成。推动手柄，是动触头紧紧的插入静触头中，电路就被接通。其结构简单，操作方便，价格便宜。因不设专门的灭弧装置，所以不宜分段负载电流，不宜频繁操作。它适用于照明，电热设备及小容量的电动机控制线路中。2.组合开关组合开关又称转换开关，实质上也是一种刀开关，不过它的刀片是转动式的。它由装在同一根轴上的单个或多个单级旋转开关叠装在一起组成的，有单极，双极，三极结构，根据动触片和静触片的不同组合，有许多接线方式。2、熔断器 熔断器是最常用的短路保护电器，串联在被保护的电路中。熔断器中的熔片或熔丝

34、统称熔体，一般有电阻率较大而熔点较低的合金制成，在电流较大的电路中也有用细铜丝制成的。线路在正常工作时，熔断器的熔体不熔断，一旦发生短路，熔体应立即熔断，及时切断电源，已达到保护线路和电气设备的目的。3、低压断路器低压断路器原来叫自动空气断路器，简称断路器。这是低压配电网络电力拖动系统中常用的一种配电电器，它集控制和多种保护功能于一体，在正常情况下可用于不频繁地接通和断开电路以及控制电机的运行。当电路中发生短路，过载和失压等故障时，它能自动切换故障电路和电器设备。低压断路器主要由动触头，静触头，灭弧装置，操作机构，热脱扣器，电磁脱扣器及外壳等部分组成的。 4、按钮按钮是一种具有用人体的一部分（

35、一般为手指或手掌）施加力而操作的操动器，并能够储能复位的控制开关，按钮的触头允许通过的电流较小，一般不超过5A，因此一般情况下它不直接控制主电路的通断，而是在控制电路中发出指令或信号去控制接触器，继电器等电器，在由他们去控制主断路的通断，功能转换或电气联锁。 按钮主要用于控制桌面来控制电器：有启动按钮，停止按钮。5、接触器 接触器的结构：电磁系统，触头系统，灭弧装置及辅助部件组成。 选用条件：选择接触器主触头的额定电压应大于或等于控制线路的额定电压，选择接触器主触头的额定电流，选择接触器吸引线圈电压。当控制线路简单，使用电器较少时，为节省变压器，可直接选用380V和220V的电压，当线路复杂，

36、使用电器超过5小时，从人生和设备安全角度考虑，吸引线圈的电压要低一些，可用36v或110V电压的线圈。选择接触器的触头数量及类型，设计过程中考虑到线路的精简及接触器的更换统一选择吸引线圈的电压为220V。 6、热继电器热继电器是利用流过继电器的电流所产生的热效应而反时限动时限动作，是指继电器的延时动作时间随通过电路电流的增加而缩短，热继电器主要用于电动机的过载保护，断相保护。二、制动装置选用起重机是一种间歇动作的机械，要经常地启动或制动。为保证起重机安全准确的吊物，无论在起升机构中或在运行机构，旋转机构中都应该设有制动装置。制动器分为单块制动器，双块制动器，我们选择双块制动器，双块制动器在制动

37、轮轮缘外侧对称地安装两个制动瓦块，并用杠杆系统把他们联系起来，是两个制动瓦块根据机构结合合闸或松闸的要求，同时压紧或脱开制动轮，这种制动器就是双块制动器他正好适用于需要正反转的机构，在起重机电动机通电工作时，制动器上的松闸 装置通电推动制动杆松闸，使瓦块脱开制动轮，机构运转。而在电动机断电不工作时，松闸装置不通电，依靠弹簧、重锤或元件自重产生的作用力合闸制动，使机构速度降低直到停止。这种能实现机构断电制动、通电运转的制动器称为常闭式制动器。在起重机械突然断电的情况下，常闭式制动器使机构合闸制动停止运动，对保证人生设备安全有着重要的意义。 双块制动器所用的松闸装置（又称松闸器）有制动电磁铁和电动

38、推杆两类。制动电磁铁又有交流，直流，长行程，短行程和液压电磁铁之分；而电动推杆则有电动液压推杆和电动离心推杆之分。短行程电磁铁双块制动器的调整：（1）调整电磁铁行程。（2）调整主弹簧工作长度。（3）调整两制动瓦块与制动轮的间隙。第三章 变频器的参数设置3.1变频调速原理 3.1.1三相异步电动机的电磁特性与U/控制给三相异步电动机的定子绕组加上电源电压U1后，绕组中便产生感应电动势E1，根据电动机理论，E1的表达式为： E1=4.44K1N1f1m （3-1） 式中, E1定子绕组的感应电动势有效值 K1定子绕组的绕组系数，K11 N1定子每相绕组的匝数 f1定子绕组感应电动势的频率，即电源的

39、频率 m旋转磁场的主磁通忽略电阻上电压U，有 E1=4.44K1N1f1m U1 （3-2）式中K1、N1为常数，m正比于电动机额定电流， 正常工作时为一定值;我们把上式改写为 U1/f1=4.44K1N1m常数 （3-3）如果改变f1，为了保持等式右边为常数，U1必须也同时改变，即U1/f1=常数，这就是变频器的基本控制方式。3.1.2 三相异步电动机变频调速一、基频以下的恒磁通变频调速电动机的额定频率称为基本频率（50Hz）,即在基频以下调速时，须保持E1/1恒定，即保持主磁通m恒定。由于E1难以直接控制，在1较高时，保持U1/1恒定，即可近似地保持主磁通m恒定。电磁转矩TM恒定，电动机带

40、动负载的能力不变；所以调速后的机械特性曲线平行地移动，电动机的输出转矩不变，属于“恒转矩”调速。当1较低时，U1亦较低，电阻R1上的电压已不可忽略，将使定子电流下降，从而使m减小，这将引起低速时的输出转矩减小。转矩补偿：为补偿低速时转矩不足，在低频时提升定子电压U1，补偿曲线 。二、基频以上的弱磁变频调速当电动机工作在额定频率以上时，由于电动机不能超过额定电压运行，所以频率由额定值向上升高时，定子电压不可能随之升高，只能保持在额定值不变。这样必然会使m随着1的升高而下降，类似于直流电动机的弱磁调速。由于TMU1/1，保持U1恒定时，TM随着1的升高而下降，电动机带动负载的能力变小；随着1的升高

41、，m下降，输出转矩T下降，但输出功率不变，属于“恒功率”调速。三、矢量变频调速矢量控制交流调速是通过坐标变换使交流电动机获得与直流电动机相似的数学模型，从而可采用类似于直流电动机的控制方法来控制瞬时转矩，使交流调速系统获得与直流调速系统同样优越甚至更加优越的动静态特性能。矢量控制的基本思想是;将异步电动机的物理模型等效变换成类似直流电动机的模型，再仿照直流电动机去控制它，等效的原则是在不同坐标中产生的磁动势相同。由电动机原理可知，异步电动机三相定子绕组电流在空间产生一个角速度为叭的旋转磁场。若有两个互相垂直的M绕组和T绕组与旋转磁场同步旋转，绕组中分别通以直流电流iM，和iT，产生的磁动势可以

42、与三相合成磁动势等效且炳个磁动势有相同的幅值、转速和方向。又令M绕组的轴线与三相合成旋转磁场方向平行，则iM相当于电动机的励磁电流分量iT，相当于电动机的转矩电流分量，调节iM的大小可以在磁场一定时改变转矩。由这样绕组组成的电动机其控制原理与直流电动机控制原理相同。在实际的等效变换中，先将异步电动机在三相静止坐标系下的定子电流iA、iB、iC。通过三相/两相变换，等效变换，等效为两相静止坐标系下的交流电流i、i再通过磁场定向的旋转变换，等效为同步旋转坐标系下的直流电流iM、iT。等效的电动机绕组模型。通过控制iM、iT大小也就是电流矢量i的幅值和去向去等效的控制三相电流iA、iB、iC瞬时值，

43、从而调节电动机的磁场与转矩达到调速的目的。3.1.3不同控制方式变频器的特点一、U/控制模式变频器控制特点：通过压频变换器使变频器的输出电压与输出频率成比例的改变，即U/=常数，性能特点：性价比高，输出转矩恒定即恒磁通控制，但速度控制的精度不高。适用于以节能为目的和对速度精度要求较低的场合。低频稳定性较差：在低速运行时，会造成转矩不足，需要进行转矩补偿。该变频器为开环控制，安装调试方便。二、转差频率控制变频器电动机由于存在转速差，且转速差和转矩成正比，使电动机的实际转速和给定转速不同步。通过闭环控制，将电动机的实际输出信号（压力、流量等）反馈到输入端，通过调整转速差，使电动机的转速和给定信号同

44、步。转差频率控制和U/控制的区别U/控制变频器内部不用设置PID控制功能，不用设置反馈端子。现在的变频器一般都是多功能的，即复合功能变频器，在同一台变频器上集中很多功能供选择。三、矢量控制变频器矢量控制是交流电动机用模拟直流电动机的控制方法来控制。直流电动机的特点，励磁绕组和电枢绕组分开，互不影响，改变任意一个电流都可以调速，并且两个磁场正交，调速非常方便。交流电动机特点，电动机的定子和转子都取自定子电流，两个电流既不独立磁场更不正交，调速难以控制。转速和定子电流并不成正比，简单改变定子电流的大小并不能得到良好的调速性能。思路：设法将交流电动机的定子电流分解为定子励磁电流和转子电枢流，用控制直

45、流电动机的方法控制交流电动机。变频器控制方式：分无传感器（开环）和有传感器（闭环）两种控制方式。3.2变频器的基本结构图3-1 变频器基本结构图3.3变频器的参数设置打开控制屏上的钥匙开关，此时停止的“红灯”亮，按下启动按钮， “红灯”灭， “绿灯”亮，变频器得电，双击计算机桌面上的图标打开SIMOVIS软件。选择(我们使用的变频器型号为“MASTERDRIVES VC(CUVC)”)对应的设备，进入参数设置界面，如图3-2所示。 图3-2 SIMOVIS软件界面首先将变频器进行复位到工厂设置状态，将参数P060设置为2，然后将参数P970设为0，此时变频器的LED循环显示，经过几秒或几十秒的时间，完成。由于系统所有数据器内的数据均被清除，此时变频器不允许重新开始工作，如图 3-3、图3-4所示：图3-3 变频器参数设置图3-4 变频器参数设置其次再将参数P060设置为3，表示简单应用，然后将下述的各项重要的参数逐一设置，主要的参数为装置的进线电压(即P071参数)、驱动电机的类型(即P095参数)、变频器的工