1、2=4iM2/k1+DWD m(6)式中 k1 减速器轴过负荷系数,一般k1=115313 摩擦驱动条件的校核对于小功率下运带式输送机,在采用推杆制动器制动过程中,由于制动力矩不可控,往往制动加速度过大,容易造成输送带在驱动滚筒上打滑。解决方法是减小制动力或增大拉紧力,但拉紧力的增大会影响输送带的安全系数。为保证输送带在制动过程中不打滑,可以确定制动加速度 3为F=a3(m-m)-W=Sye-1k1式中 F 驱动滚筒输出制动力,Nm 驱动部变位质量和,kgSy 驱动滚筒入边输送带张力,Nk1 停车制动过程中具有的摩擦力备用系数,取k1=1111115 驱动滚筒与输送带间摩擦系数 驱动滚筒与输送
2、带间的围包角,rad在输送机正常运行时有下式F=-W=Sye-1k1式中 F 正常运行滚筒制动力,Nk1 摩擦力备用系数,取k1=1125114由式(7)和(8)可得a3=W(1-k1/k1)m-m根据上述分析,要使推杆制动器在下运带式输送机中安全、可靠制动,停车制动加速度a应确定为a=max a1;a2;a3此时的推杆制动器制动力矩可按式(3)计算确定。如果a1、a2、a3相差较大,则可通过调整相应影响较大的部件来提高制动加速度值,使系统匹配更合理。例如,当a1太小时,可以加厚轮毂或改进散热结构;当a2太小时,可以选用上一级的减速器,以增大传矩能力;当a3太小时,可采用包胶滚筒代替光面滚筒,
3、或增大围包角,若输送带强度允许,也可以加大拉紧力。参 考 文 献1于岩 1 运输机械设计 1 北京:中国矿业大学出版社,1998作 者:周满山地 址:山东科技大学运输与控制技术研究所邮 编:271019收稿日期:2001-02-15变频调速起重机的PLC控制洛阳起重机厂研究所 张三豹 洛阳大学电子系 李建月 目前,桥式起重机调速控制系统多由继电接触器电路和分立电子元件电路组成。其电路复杂,体积庞大,给设备维护带来极大的不便,且效率较低。而采用先进电力电子技术和计算机技术的变频调速控制系统,可以克服以上的局限性,具有以下显著的优点:(1)变频调速系统属于转差功率不变型调速系统。无论低速还是高速,
4、其转差功率不变,效率最高。(2)变频器采用无触点电力电子元件,节省了大量的继电器和接触器,简化了外部接线,缩小了控制设备的体积。(3)变频器内部控制的核心是CPU单元,具有较强的运算和控制能力,能够实现参数化调速控制,设置合理的电机运行参数,保证起重机各机构有较大的调速范围和较高的调速精度。(4)变频器内部具有故障自诊断功能,能实现系统的过电压、过电流和过载保护等功能,液晶显示界面可显示出故障信息。该系统性能可靠,故障率极低。1 起重机传动方案和电路分析起重机由起升机构、大车运行机构和小车运行机构组成。每个机构配置一个日本安川616G5系列变频器。小车运行机构的电机功率较小,可选用变频器内置制
5、动单元,外部仅连接制动电阻。如2个大车电机总功率大于15 kW时,其配套变频器需外接制动单元及制动电阻。大车、小车变频器采用V/F恒磁通开环控制,即可满足调速要求。起升机72起重运输机械 2001(12)1995-2007 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.构电机功率一般较大,其配套变频器需外接制动单元及制动电阻。由于起升机构负载变动较大,且下降为位能性负载,为确保起重机的调速范围和调速精度,起升变频器内配置有PG反馈卡,起升电机轴端连接测速旋转编码器,将电机的实际转速反馈到变频器,实现起升机构闭环矢量控制。起
6、重机控制系统的主电路如图1所示。在电路中设置了相序检测器和断路器。由于变频器不能准确设定大车电机的额定电流,无法采用内部过载保护功能,就要在每个电机主回路中增加热继电器作过载保护,并图1 起重机控制系统主电路将其常闭点引入到整机的保护电路中。各机构中的制动器采用工频电源、变频器,控制端子连接见图2。其中,端子1、2为正/反转控制,端子57为速度选择控制,变频器通过内部编程可设置7挡速度,每一挡速度可在050 Hz内任意设置。通过端子57,通断组合的二进制代码(0012111),可以选择7挡速度中的任意一挡。因变频器内部可以设置合适的加、减速时间,各挡速度的切换均可平稳过渡。起重机设置4挡速度,
7、即可满足实际使用。端子4起复位作用,端子8为变频器禁止运行输入端,端子18和20为变频器过载报警输出端,端子9和10可设置为“零速”(最小输出频率)输出。起动时,电机因输出频率超过最小频率而产生一定的转矩,端子9和10即输出信号,控制制动器抱闸打开,以防起吊重物溜钩;在停车后,变频器自动进行电气制动减速。当输出频率低于最小频率时,端子9和10无输出信号,制动器的抱闸闭合,实现零速制动,使起重机停车快速且平稳。为了提高起重机运行的可靠性,简化整机的外部电路,采用PLC程序控制,其内部有足够多的编程元件(继电器)和丰富的功能指令,不增加外部硬件成本,通过梯形图电路(软件)设计即可实现复杂的控制功能
8、,并给出容易理解和阅读的梯形图2 变频器控制端子连接图图。如需增加新功能,不必修改外部接线,可通过软件编程来实现。梯形图电路设计和模拟调试,以及硬件设备的制作均可同时进行,缩短了成套电器设备的制作周期。各机构控制器的输出、变频器的输入和输出、限位开关输出、超载报警输出、相序检测器输出等均接至PLC的输入/输出(I/O)端口。通过PLC控制和监测整机运行状态,通过PLC的内部功能指令可以实现对整机的故障自诊断,一82起重运输机械 2001(12)1995-2007 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.旦出现故障,立
9、即停止操作,并发出相应的报警信号。报警信号包括2方面:用闪光灯、声讯器产生声光信号,警示系统出现故障。在操作面板上设置4位数码管来显示故障信息(BCD码),便于维修人员查找故障点。4位数码管仅占用PLC的8点开关量输出(可采用晶体管输出扩展模块),其高2位显示故障类别代码,低2位显示故障代码,可显示故障多达99类,每类计99种。外部设备工作是否正常,通过PLC的I/O端子处的LED指示灯进行判别。2PLC的选用和操作面板的布置选用三菱公司FX2系列高性能小型整体式PLC,其指令执行速度快,编程指令丰富,具有众多功能指令,可以实现数据传送、比较、四则运算等操作。其中功能指令CMP可以进行数据比较
10、,MOV指令可进行数据传送,CALL指令可实现子程序调用,SEG L指令可将数据寄存器存储的故障参数在数码管显示出来,SRMR指令可产生闪烁控制信号,用以输出声光报警信号。根据系统控制功能的要求,PLC选用一个继电器输出的基本单元,外接一个晶体管输出扩展模块,用于故障信息的输出。根据起重机的习惯操作方式,操作面板制作成联动台形式,分左右箱,如图3所示。因变频器可将低速挡速度设置很低,不需要另设点动操作按钮。除各机构控制器外,联动台面板上设置4位故障显示数码管,设置有起动、停止、故障复位按钮各一个。设置一个急停按钮和故障指示灯,在紧急情况下按下该按钮,允许机构在特殊的约束条件下完成相应的操作(如
11、把工件放置于安全位置)。图3 控制台面板布置图3 编制流程图根据起重机的工况分析,绘制出起重机各种运行情况对应的程序流程图(见图4)。整机的梯形图程序由主程序和子程序组成,各机构运行和故障显示均通过子程序调用来实现。根据起重机的控制要求和流程图即可设计梯形图电路。在故障显示子程序中,数据存储器D0用于存放故障信息,用SEG L指令来显示故障。图4 程序流程图综上所述,起重机采用FX2系列配套的人机界面或触摸屏取代按钮及故障显示数码管,可以显示整机的工作状态及有关参数,提高设备的智能化。参 考 文 献1 顾战松 1 可编程控制器原理与应用 1 北京:国防工业出版社,19962 钟肇新 1 可编程控制器原理与应用 1 广州:华南理工大学出版社,19913 陈伯时 1 电力拖动自动控制系统 1 北京:机械工业出版社,19914安川616G53 系列变频器使用说明书 1 资料编号T01S616130作者地址:河南省洛阳市唐宫东路10号邮 编:471009收稿日期:200120421792起重运输机械 2001(12)1995-2007 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.