起重机大小车行走驱动系统设计.docx
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起重机大小车行走驱动系统设计
课程设计报告书
课程名称:
《交流调速系统与变频器应用》
课题名称：
起重机大、小车行走驱动系统设计
系部名称：
自动控制系
2011年12月20日
第1章总括···············································1
1。
1引言··························································1
1。
2方案的选择····················································1
1.3设计目的、要求及设备··········································2
第2章控制系统电气原理····································3
2.1硬件电路设计··················································3
2。
1.1系统连接图·················································3
2.2系统原理图····················································4
2.3变频器的参数及PLC的I/O地址分配·····························5
第3章PLC软件设计及程序调试····························6
3.1USS协议指令···················································6
3.1。
1USS_INIT指令··············································6
3。
1。
2USS_CTRL指令·············································6
3.2PLC程序设计··················································7
3.3程序的调试····················································7
第4章力控组态的开发与调试·····································7
4。
1力控组态的开发···············································7
4.2力控组态的调试···············································8
第5章心得体会··················································9
附录1·····························································10
第1章总括
1。
1引言
起重机的电机驱动主要有起升机构、大车、小车行走机构，电机主要采用绕线式异步电动机及鼠笼式异步电动机。
起动时冲击电流大，设备冲击严重,噪声大,影响设备使用寿命及定位精度。
近年来随着变频器技术发展,以其优越的起制动控制特性，在各种行业得到了广泛应用.在起重机中起升机构采用变频器驱动后,可用鼠笼式异步电动机取代绕线式异步电动机。
由于变频器驱动时,电机起动冲击电流小，转速变化非常平稳，起升、行走定位也较准确,提高了生产效率.
1.2方案的选择
根据起重机驱动的特性和技术有要求，采用带测速反馈接口的MM440系列变频器作为起升机构的电机驱动，MM440作为大、小车行走机构的电机驱动，MM440是一种通用型矢量控制变频器，功能强，价格低，能够充分满足行走机构的要求。
起重机大车运行方向有前后,小车运行方向有左右要求，根据运行需要分为1-3档，采用一台三相异步电动机。
起重机整个电气系统有S7-200系列PLC控制，变频器通过开关量端子接受PLC控制信号。
1.3设计目的、要求及设备
设计目的：
设计一个起重机大车和小车变频调速控制系统:
大车两台电机，小车一台电机。
电机速度选择均有高中低三档。
控制大车两台电机的前后行驶,前后极限位置设有极限开关。
控制小车电机的左右行驶,左右极限位置设有极限开关。
设计要求：
1、采用西门子S7-200PLC和MM440变频器。
2、大车和小车高中低三段速度对应电机的供电频率分别为50Hz、40Hz和30Hz.
3、要求就地和远程控制，采用力控组态软件进行远程控制。
设计所需的设备：
1。
设计所需的硬件设备主要是实验室常用的实验设备,详见（表1-1）。
设计所需的硬件设备
三相交流异步电动机（一台）
西门子S7_200PLC
西门子MM440变频器
RS485通讯数据线
实验平台的I/O数据点
表1—1
2。
设计所需的软件设备
设计所需的软件设备
STEP7microWINE
力控组态软件
表1—2
在设计中,如果需要可以自选其他的实验设备,这里就不做过多的介绍。
第2章控制系统电气原理
2。
1硬件电路设计
2。
1。
1系统连接图
大车行走驱动连接图，如图2—1所示.
图2-1
小车行走驱动连接图,如图2—2所示.
图2—2
2.2系统原理图
大车行走驱动原理图，如图2-3所示。
图2-3
小车行走驱动原理图，如图2-4所示。
图2—4
2。
3变频器的主要参数设置及PLC的I/O地址分配
2.3。
1变频器的主要参数设置
首先将电机铭牌上的所有参数输入P0304-P03011,大车变频器应输入几个点电机的总电流和总功率,并且变频器带动电动机应工作在线性频率/电压特性,1—3档速度变化采用固定频率设定。
一档=30HZ，二档=40HZ，三档=50HZ。
主要参数设置如下表2—5:
参数号
参数值
说明
P0700
5
P1000
5
通过COM链路USS设定
P1001
30
一档频率
P1002
40
二档频率
P1003
50
三档频率
表2-5
2。
3。
PLC的地址分配
PLC的地址分配见下2—6表所示。
参数地址
说明
参数地址
说明
I0.0
大车前行开关
I1。
3
小车一档
I0.1
大车后行开关
I1.4
小车二档
I0。
2
大车前行极限
I1.5
小车三档
I0.3
大车后行极限
M5。
0
大车远程一档
I0.4
小车左行开关
M5。
1
大车远程二档
I0。
5
小车右行开关
M5.2
大车远程三档
I0.6
小车左极限
M5。
3
小车远程一档
I0。
7
小车右极限
M5。
4
小车远程二档
I1。
0
大车一档
M5。
5
小车远程三档
I1。
1
大车二档
VD4
大车输入频率
I1。
2
大车三档
VD16
小车输入频率
表2-6
第3章PLC软件设计及程序调试
3。
1USS协议指令
3。
1.1USS-INIT指令
USS—INIT主要应用于允许和初始化或禁止MICROMASTER变频器通信。
指令格式如图3-1所示：
图3—1
该指令各点的介绍：
EN：
当EN输入接通时,每一次扫描均执行该指令。
Mode：
选择不同的通信协议。
Baud：
设置波特率。
Active：
指示哪个变频器激活。
3.1.2USS—CTRL指令
USS-CTRL指令用于控制激活的MICROMASTER变频器。
指令格式如图3—2所示：
图3—2
该指令各点的介绍：
EN:
接通使能USS-CTRL。
RUN：
指示变频器是否接通。
Resp-R:
位应答来自于变频器的相应。
F—ACK：
位用于应答变频器的相应。
DIR：
位指示变频器应向哪个方向运动。
Drive：
是MICROMASTER的变频器的地址。
Dype:
选择变频器的类型.
Speed_SP：
变频器的速度.
Error：
错误字节。
Status：
变频器返回的状态字的原始值。
Speed：
变频器的速度.
RUN—EN：
指示变频器是运行还是停止。
D—Dir：
指示变频器运行的方向。
Inhibit：
指示变频器禁止位的状态.
Fault：
指示故障位的状态。
3。
2PLC程序设计
该设计的PLC程序主要运用STEP—7编程软件编写,详细程序见附录二。
3.3程序的调试
首先，给计算机,PLC等设备供电，然后将程序下载的PLC中，打开软件的监视环境，依次打开I1。
0-I1.5各个I/O开关，观察大车和小车在不同的频率下的运行状态及它们的启停控制。
同时可以通过状态环境更加形象直观地观察大车、小车电动机的并运行状态。
对于状态的环境在下一章将进行详细的介绍。
第4章力控组态的开发及调试
5。
1力控组态的开发
力控组态直观的反映了工业现场的工作状态,在现在的工业生产中得到了广泛的运用.这里就不做详细的介绍了。
该设计的组态环境如图5-1所示：
图5—1
在使用力控组态进行监控的时候，还需要进行各种I/O点的分配如图5-2所示,其它的这里就不做过多的介绍.
图5-2
5。
2力控组态的调试
打开运行进入组态监控画面，出现如图5-3所示的画面，然后进行调试就能出现相应的大车和小车的运行速度。
图5—3
第5章心得体会
经过一个星期的课程设计,过程曲折可谓一言难尽。
在此期间遇到了很多我们一时无法解决的问题。
充分认识到了自己在学习和实践中的不足。
同时认识我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。
某个人的离群都可能导致整项工作的失败。
实习中只有一个人知道原理是远远不够的,必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败.团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证.而这次实习也正好锻炼我们这一点,这也是非常宝贵的.
对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜.挫折是一份财富，经历是一份拥有。
这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆!
同时对张老师的指导表示真诚的感谢！
附录一
PLC的设计程序:
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