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基于PLC控制的小型貨物升降機調(diào)速系統(tǒng)
[摘要] 介紹了以PLC和變頻器為核心的升降機調(diào)速系統(tǒng)，給出了硬件構(gòu)成和軟件設(shè)計，并對主要電路進(jìn)行了分析。
[關(guān)鍵詞] 變頻器； PLC ； 升降機
1 引言
傳統(tǒng)的升降機普遍采用交流繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式，電阻的投切用繼電器—接觸器控制，這種控制方式的缺陷明顯，不但制動和調(diào)速換檔時機械沖擊大，調(diào)速性能差，外接電阻能耗大，而且接線復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)故障，安全性差。
采用結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的鼠籠式電動機，并利用PLC及變頻器對升降機的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，可實現(xiàn)升降機電動機的軟起動和軟制動，即起動時緩慢升速，制動時緩慢停車，還可實現(xiàn)多檔速度的程序控制，讓中間的升降過程加快，貨物上下傳輸快速、平穩(wěn)、安全。
2 小型貨物升降機的基本結(jié)構(gòu)
升降機的升降過程是利用電動機正反轉(zhuǎn)卷繞鋼絲繩帶動吊籠上下運動來實現(xiàn)。小型貨物升降機一般由電動機、滑輪、鋼絲繩、吊籠以及各種主令電器等組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。SQ1~ SQ4 可以是行程開關(guān)，也可以是接近開關(guān)，用于位置檢測，起限位作用。
圖1 升降機結(jié)構(gòu)圖
1. 吊籠 2. 滑輪 3. 卷筒 4.電動機
5.SQ1~ SQ4 限位開關(guān)
3 PLC和變頻器控制的調(diào)速系統(tǒng)
3.1 多檔速度控制
根據(jù)吊籠在升降過程中，要求有一個由慢到快然后再由快到慢的過程，即起動時緩慢升速，達(dá)到一定速度后快速運行，當(dāng)接近終點時，先減速再緩慢停車，為此將圖1中的升降過程劃分為三個行程區(qū)間，各區(qū)間段的升降速度如圖2所示。按下提升起動按鈕SB2（或下降按鈕SB3），吊籠以較低的一速速度平穩(wěn)起動，運行到預(yù)定位置時，以二速速度快速運行，等再到達(dá)預(yù)定位置時，以一速實現(xiàn)平穩(wěn)停車。
圖2 升降機升降速度圖
3.2 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
升降機自動控制系統(tǒng)主要由三菱FX2N—32MR可編程控制器、三墾SAMCO—i 變頻器、三相鼠籠式異步電動機組成。系統(tǒng)的硬件接線如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)的硬件接線
PLC控制一方面代替繼電線路，另一方面，對于系統(tǒng)所要求的提升和下降、以及由限位開關(guān)獲取吊籠運行的位置信息，通過PLC內(nèi)部程序的處理后，在Y0~Y2 端輸出相應(yīng)的“0”、“1”信號來控制變頻器輸入端子2DF、FR、RR的狀態(tài)，使變頻器及時按圖2所示輸出相應(yīng)的頻率，從而控制升降機的運行特性。速度檔由2DF選擇，每檔速度的大小則通過對變頻器進(jìn)行功能預(yù)置設(shè)定，再通過PLC的程序來控制頻率切換。當(dāng)PLC輸出端Y0Y1Y2的狀態(tài)為“010”時，變頻器輸出一速頻率，升降機以10HZ對應(yīng)的轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)為“110”狀態(tài)時，變頻器輸出二速頻率，升降機以30HZ對應(yīng)的轉(zhuǎn)速上升；相應(yīng)的，當(dāng)Y0Y1Y2的狀態(tài)為“001”、“101”時，升降機分別以10HZ、30HZ對應(yīng)的轉(zhuǎn)速下降。
圖中QF為斷路器，具有隔離、過電流、欠電壓等保護(hù)作用。急停按鈕SB1、上升按鈕SB2、下降按鈕SB3根據(jù)操作方便可安裝在底部和頂部，或者兩地都安裝，操作時，只需按下SB2或SB3，系統(tǒng)就可自動實現(xiàn)程序控制。
3.3 SAMCO—i 變頻器主要功能指令設(shè)定
Cd000=1 ； 選擇變頻器監(jiān)視器顯示頻率（HZ）
Cd001=1 ； 選擇外部端子信號作為變頻器運轉(zhuǎn)指令
Cd002=1 ； 選擇由操作面板設(shè)定變頻器1速頻率
Cd007=30 ；變頻器上限頻率為30HZ
Cd029=10 ；變頻器一速頻率為10HZ
Cd030=30 ；變頻器二速頻率為30HZ
Cd049=5 ； 使用制動電阻
Cd050=1 ； 電機可以正反轉(zhuǎn)
3.4 PLC梯形圖
當(dāng)?shù)趸\在底部位置，且SQ1常開觸點閉合時，按下SB2 ， 電動機以一速緩慢上升，到達(dá)SQ2 、SQ3位置時，依此以快速、慢速上升。下降時與此類似，當(dāng)遇到緊急情況時，按下SB1 ，升降機會停在任意位置。
4 結(jié)束語
以PLC和變頻器控制的調(diào)速方式取代原來的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式，具有加、減速平穩(wěn)，運行可靠，大大提高了系統(tǒng)的自動化程度。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于建筑施工、倉庫、酒樓餐飲業(yè)等貨物的上下傳輸系統(tǒng)中。
參考文獻(xiàn)：
[1] 王廷才，王偉. 變頻器原理及應(yīng)用[M]. 機械工業(yè)出版社，2005.
[2] 熊永超，陶勇. PLC在小型貨物升降機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 煤礦機械，2006,4:681~683
[3] 三菱FX2N可編程控制器手冊[Z].
[4] SAMCO—i變頻器使用手冊[Z].
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