專利名稱：新型動(dòng)臂吊車控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及裝卸/堆料工程，特別涉及一種新型動(dòng)臂吊車控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
吊車廣泛應(yīng)用于國(guó)民生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè)，對(duì)于新型吊車的研發(fā)、制造、控制理論研究也進(jìn)入了一個(gè)新的高度、階段。此新型吊車從設(shè)計(jì)原理上進(jìn)行觀念性地改進(jìn).由原先靜止力臂-吊車設(shè)備的絞纜提升改為動(dòng)臂的俯仰、提升同時(shí)動(dòng)作，完成重載提升的功能，這項(xiàng)改進(jìn)將明顯降低設(shè)備的制造和運(yùn)行成本，與傳統(tǒng)吊車設(shè)備相比預(yù)計(jì)將達(dá)到近50%的節(jié)能效
^ ο新型吊車的特點(diǎn)是節(jié)能、控制簡(jiǎn)便、靈活調(diào)速、精準(zhǔn)定位、安全可靠性高等。 發(fā)明內(nèi)容實(shí)用新型目的為了實(shí)現(xiàn)新型吊車的上述功能，尤其適應(yīng)國(guó)家提出的可持續(xù)發(fā)展， 節(jié)能降耗的目標(biāo)，本實(shí)用新型提供一種新型動(dòng)臂吊車控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了觸摸屏協(xié)助操作并顯示、PLC控制、變頻器執(zhí)行的控制方法。采用的技術(shù)方案提供一種新型動(dòng)臂吊車控制系統(tǒng)。所述新型動(dòng)臂吊車控制系統(tǒng)包括依次連接的觸摸屏、可編程控制器PLC和變頻器；所述變頻器與電動(dòng)機(jī)同軸連接的旋轉(zhuǎn)編碼器和PG卡形成閉環(huán)系統(tǒng)。其中，所述變頻器的直流環(huán)節(jié)并聯(lián)有制動(dòng)單元和/或制動(dòng)電阻。其中，所述變頻器采用PG矢量控制，容量采用大1數(shù)量級(jí)選配。其中，所述旋轉(zhuǎn)編碼器為增量式600p/r，推挽放大輸出，A相B相Z相原點(diǎn)信號(hào)，軸徑為8mm中空型的編碼器。有益的技術(shù)效果本實(shí)用新型采用PLC作為邏輯控制部件，變頻器和PLC通訊時(shí)采用模擬量，滿足吊車運(yùn)行效率、靈活調(diào)速、精準(zhǔn)定位和安全可靠的要求。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例新型動(dòng)臂吊車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。參照?qǐng)D1，附圖標(biāo)識(shí)1、觸摸屏；2、可編程控制器PLC ；3、變頻器；4、旋轉(zhuǎn)編碼器； 5、PG卡；6、制動(dòng)單元；7、制動(dòng)電阻。在本實(shí)施例的系統(tǒng)組成如下(I)PLC 可編程控制器PLC完成系統(tǒng)邏輯控制部分，負(fù)責(zé)處理各種信號(hào)的邏輯關(guān)系，從變頻器及其它被控設(shè)備接收開關(guān)及模擬量信號(hào)，通過(guò)運(yùn)算控制信號(hào)送給變頻器及其它被控設(shè)備，形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系，它是系統(tǒng)的核心。本系統(tǒng)采用歐姆龍CJ系列PLC進(jìn)行控制。(2)觸摸屏本案中觸摸屏是作為顯示和控制的終端設(shè)備，顯示各被控設(shè)備的工作狀態(tài)。選用歐姆龍的NS系列觸摸屏。(3)變頻器變頻器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速。歐姆龍3G3RV-B4450-ZV1通用變頻器可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)操作和精確控制，使電動(dòng)機(jī)達(dá)到理想輸出。并將無(wú)PG的U/f控制、無(wú)PG矢量控制、 有PG的U/f控制、有PG矢量控制的四種控制方式融為一體，其中有PG矢量控制是最適合吊車控制要求的。容量選擇最好是采用大1數(shù)量級(jí)選配，本例中吊車電動(dòng)機(jī)采用37kW的異步電動(dòng)機(jī)，即37kW的電動(dòng)機(jī)選45kW的變頻器。(4)旋轉(zhuǎn)編碼器和PG卡旋轉(zhuǎn)編碼器和PG卡，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行。為滿足吊車的要求， 變頻器又要通過(guò)與電動(dòng)機(jī)同軸連接的旋轉(zhuǎn)編碼器和PG卡，完成速度檢測(cè)及反饋，形成閉環(huán)系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)編碼器與電動(dòng)機(jī)同軸連接，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)速。旋轉(zhuǎn)編碼器輸出A、B兩相脈沖， 旋轉(zhuǎn)編碼器根據(jù)AB脈沖的相序，可判斷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并可根據(jù)A、B脈沖的頻率測(cè)得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)編碼器將此脈沖輸出給PG卡，PG卡再將此反饋信號(hào)送給變頻器內(nèi)部，以便進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié)。PG卡選擇PG-B2，光電編碼器選用增量式600p/r，推挽放大輸出，A相B 相Z相原點(diǎn)信號(hào)，軸徑8mm中空型的編碼器。(5)制動(dòng)單元在變頻器應(yīng)用中當(dāng)?shù)蹉^空載上升或重載下降時(shí)，拖動(dòng)系統(tǒng)存在位能負(fù)荷下放。電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，使電動(dòng)機(jī)回饋的能量通過(guò)逆變環(huán)節(jié)中并聯(lián)的二極管流向直流環(huán)節(jié)給濾波電容器充電。當(dāng)回饋能量較大時(shí)，會(huì)引起直流環(huán)節(jié)電壓升高發(fā)生故障，電動(dòng)機(jī)急速減速也會(huì)造成上述現(xiàn)象。解決辦法是在變頻器直流環(huán)節(jié)并聯(lián)制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。制動(dòng)單元是變頻器一個(gè)可選組件，內(nèi)設(shè)檢測(cè)和控制電路，其工作時(shí)對(duì)變頻器的直流回路電壓進(jìn)行在線檢測(cè)。當(dāng)電壓超過(guò)設(shè)定允許值時(shí)，觸發(fā)制動(dòng)器晶體管導(dǎo)通，經(jīng)電阻釋放能量維持變頻器的直流母線電壓在正常工作范圍內(nèi)，一個(gè)制動(dòng)單元可并聯(lián)幾個(gè)電阻，視工況而定。(6)制動(dòng)電阻制動(dòng)電阻，消耗回饋電能，抑制直流電壓升高。當(dāng)?shù)踯嚋p速運(yùn)行時(shí)， 電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，向變頻器回饋電能。這時(shí)，同步轉(zhuǎn)速下降，一直一交變頻器的直流母線電壓升高，為了能消耗回饋電能，抑制直流電壓升高，還必須配置制動(dòng)電阻。電阻的選擇非常重要，電阻選擇過(guò)大則制動(dòng)力矩不足，電阻選擇過(guò)小則電流過(guò)大、電阻發(fā)熱等問(wèn)題難以解決。一般我們推薦的電阻功率和阻值內(nèi)選擇，對(duì)于提升高度較大、電機(jī)轉(zhuǎn)速較高的情況可以適當(dāng)減小電阻以得到較高的制動(dòng)力矩，如果最小值不能滿足制動(dòng)力矩的話，要更換大一級(jí)功率的變頻器。制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻應(yīng)根據(jù)回饋?zhàn)畲竽芰考皶r(shí)間來(lái)選用。一般制動(dòng)電阻器的選擇應(yīng)使制動(dòng)電流Is不超過(guò)變頻器的額定電流Ie，制動(dòng)電阻最大功率Pmax要小于 1. 5倍的變頻器功率，然后與過(guò)載系數(shù)相乘。過(guò)載系數(shù)與減速時(shí)間和持續(xù)制動(dòng)時(shí)間有關(guān)，具體要廠家提供電阻器過(guò)載系數(shù)及參數(shù)樣本。制動(dòng)電阻的計(jì)算不再贅述。采用制動(dòng)電阻消耗電機(jī)再生制動(dòng)時(shí)送回直流回路的電能。制動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)直流電路電壓高于正常電壓70V時(shí)， 制動(dòng)單元中的IGBT進(jìn)行直流斬波，使制動(dòng)電阻流過(guò)電流消耗再生電能。本實(shí)施例的控制方法如下(I)PLC 控制.本系統(tǒng)采用歐姆龍PLC數(shù)字量及模擬量控制，具體控制方式如下輸入信號(hào)變頻器運(yùn)行信號(hào)、報(bào)警信號(hào)、頻率模擬量；手柄模擬量輸入、外部制動(dòng)信號(hào)輸入等?？刂茖?duì)象變頻器運(yùn)行信號(hào)、零伺服信號(hào)、頻率模擬量；外部制動(dòng)開關(guān)信號(hào)等。串行通訊與歐姆龍NS觸摸屏進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。(2)變頻器控制。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的歐姆龍變頻器3G3RV-B4450-ZV1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)。采用PLC作為邏輯控制部件，變頻器和PLC通訊時(shí)采用模擬量。由于 3G3RV-B4450-ZV1為通用型變頻器，因而用在吊車控制上為了滿足運(yùn)行效率、靈活調(diào)速、精準(zhǔn)定位和安全可靠的要求，其參數(shù)設(shè)置比專用型變頻器要復(fù)雜得多。下面僅介紹幾個(gè)主要參數(shù)的設(shè)置曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制應(yīng)是閉環(huán)的，其轉(zhuǎn)速的檢測(cè)由和電動(dòng)機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器完成。必須保證旋轉(zhuǎn)編碼器和電動(dòng)機(jī)連接時(shí)的同心度和可靠性，以保證速度采樣的準(zhǔn)確度。變頻器其它常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機(jī)名銘牌參數(shù)直接輸入。也可通過(guò)自學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)，本例是采用自學(xué)習(xí)方法讀入電機(jī)參數(shù)，可以使變頻器工作在最佳狀態(tài)。具體方法在完成參數(shù)設(shè)置后，使變頻器對(duì)所驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，將曳引機(jī)制動(dòng)輪與電動(dòng)機(jī)軸脫離，使電動(dòng)機(jī)處于空載狀態(tài)，然后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，變頻器便可自動(dòng)識(shí)別并存儲(chǔ)電動(dòng)機(jī)有關(guān)參數(shù)，使變頻器能對(duì)該電動(dòng)機(jī)進(jìn)行最佳控制。至此，變頻器參數(shù)設(shè)置完畢。以上內(nèi)容是結(jié)合優(yōu)選技術(shù)方案對(duì)本實(shí)用新型所做的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定實(shí)用新型的具體實(shí)施僅限于這些說(shuō)明。對(duì)本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思的前提下，還可以做出簡(jiǎn)單的推演及替換，都應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種新型動(dòng)臂吊車控制系統(tǒng)，其特征在于，所述新型動(dòng)臂吊車控制系統(tǒng)包括依次連接的觸摸屏(1)、可編程控制器PLC (2)和變頻器(3);所述變頻器(3)與電動(dòng)機(jī)同軸連接的旋轉(zhuǎn)編碼器(4)和PG卡(5)形成閉環(huán)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型動(dòng)臂吊車控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻器(3)的直流環(huán)節(jié)并聯(lián)有制動(dòng)單元(6)和/或制動(dòng)電阻(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型動(dòng)臂吊車控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻器(3)采用PG 矢量控制，容量采用大1數(shù)量級(jí)選配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型動(dòng)臂吊車控制系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)編碼器為增量式600p/r，推挽放大輸出，A相B相Z相原點(diǎn)信號(hào)，軸徑為8mm中空型的編碼器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型動(dòng)臂吊車控制系統(tǒng)。所述新型動(dòng)臂吊車控制系統(tǒng)包括依次連接的觸摸屏(1)、可編程控制器PLC(2)和變頻器(3)；所述變頻器(3)與電動(dòng)機(jī)同軸連接的旋轉(zhuǎn)編碼器(4)和PG卡(5)形成閉環(huán)系統(tǒng)。本實(shí)用新型采用PLC作為邏輯控制部件，變頻器和PLC通訊時(shí)采用模擬量，滿足吊車運(yùn)行效率、靈活調(diào)速、精準(zhǔn)定位和安全可靠的要求。
文檔編號(hào)B66C13/22GK201999653SQ20112007891
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者趙福杰 申請(qǐng)人:捷飛特(大連)工業(yè)技術(shù)有限公司