起重机大小车行走驱动系统设计方案.docx

1、起重机大小车行走驱动系统设计方案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2018年12月20日目录第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32.1.1 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63.1.1 USS_INIT指令63.1.2 USS_CTRL指令6 3.2 PLC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

2、 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110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

3、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

4、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1-12.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.

5、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2-22.2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2-42.3 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

6、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2-52.3.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

7、-6第3章 PLC软件设计及程序调试3.1 USS协议指令3.1.1 USS-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。3.1.2 USS-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

8、。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。3.2 PLC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

9、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5-25.2 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

10、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：