CN203682921U

CN203682921U - 天车控制系统

Info

Publication number: CN203682921U
Application number: CN201320863008.1U
Authority: CN
Inventors: 张华芳
Original assignee: University of Shaoxing
Current assignee: University of Shaoxing
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2023-12-25

Abstract

一种天车控制系统，包括：电源输入端、PLC控制器、若干变频器、起升机构电机和运行机构电机，所述电源输入端与变频器相连接，用于将电源输入端的电源电压变频后输出；所述PLC控制器与若干个变频器相连接，分别控制各个变频器的频率变换；所述变频器分别与起升机构电机和运行机构电机相连接，利用变频后的电源电压控制起升机构电机和运行机构电机运转。所述天车控制系统通过变频器控制起升机构电机和运行机构电机的运转，使得电机加减速时间可调整，可实现系统的软启动、软停止，速度变化平滑，运行平稳，低速性能稳定。

Description

天车控制系统

技术领域

本实用新型涉及起重机领域，尤其涉及一种天车控制系统。

背景技术

天车作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位。在实际使用中，天车结构开裂时有发生，究其原因是频繁的超负荷作业及过大的机械振动冲击所引起的机械疲劳。因此，除了机械上改进设计外，改善交流电气传动、减少起制动冲击也是一个很重要的方面。

传统的起重机驱动方案一般采用：(1)直接起动电机；(2)改变电机极对数调速；(3)转子串电阻调速；(4)涡流制动器调速；(5)可控硅串级调速；(6)直流调速。前四种方案均属有级调速，调速范围小，无法高速运行，只能在额定速度以下调速：起动电流大，对电网冲击大；常在额定速度下进行机械制动，对起重机的机构冲击大，制动闸瓦磨损严重；功率因数低，在空载或轻载时低于0.2-0.4，即使满载也低于0.75，线路损耗大。可控硅串级调速虽各服了上述缺点，实现了额定速度以下的无级调速，提高了功率因数，减少了起制动冲击，价格较低，但目前串级调速产品的控制技术仍停留在模拟阶段，尚未实现控制系统具有很好的调速性能和起制动性能，很好的保护功能及系统监控功能，所以有时采用直流电机，而直流电机制造工艺复杂，使用维护要求高，故障率高。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是提供一种天车控制系统，有利于改善起重机的调速性能，提高工作效率和功率因数，减小起制动冲击以及增加起重机使用的安全可靠性。

为解决上述问题，本实用新型提供一种天车控制系统，包括：电源输入端、PLC控制器、若干变频器、起升机构电机和运行机构电机，所述电源输入端与变频器相连接，用于将电源输入端的电源电压变频后输出；所述PLC控制器与若干个变频器相连接，分别控制各个变频器的频率变换；所述变频器分别与起升机构电机和运行机构电机相连接，利用变频后的电源电压控制起升机构电机和运行机构电机运转。

可选的，每一个起升机构电机和运行机构电机对应一个变频器。

可选的，所述变频器包括检测单元、隔离单元、整流单元、滤波单元、逆变单元、驱动单元以及微处理单元，所述隔离单元、整流单元、滤波单元、逆变单元依次连接，所述检测单元、微处理单元、驱动单元和逆变单元依次连接，且所述隔离单元、检测单元的另一端与变频器的输入端相连接，所述逆变单元的另一端与变频器的输出端相连接。

可选的，所述逆变电路为利用六个半导体开关器件组成的三相桥式逆变电路。

可选的，所述整流电路为三相全波整流桥。

可选的，所述起升机构电机和运行机构电机的调速比不大于1:20。

可选的，所述起升机构电机和运行机构电机为四极电机。

可选的，所述变频器为日本安川公司的CIMR-G5A4系列变频器。

可选的，所述PLC控制器为日本三菱公司的FX2N系列PLC控制器。

可选的，所述起升机构包括主起升机构和副起升机构，所述运行机构包括小车运行机构和大车运行机构。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

所述天车控制系统通过变频器控制起升机构电机和运行机构电机的运转，使得电机加减速时间可调整，可实现系统的软启动、软停止，速度变化平滑，运行平稳，低速性能稳定。

附图说明

图1是本实用新型实施例的天车的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的天车控制系统的结构示意图；

图3是本实用新型的一个实施例的天车控制系统的具体电路结构的示意图；

图4是本实用新型的一个实施例的变频器的结构示意图。

具体实施方式

由于现有的起重机驱动方案存在诸多问题，为此，本实用新型实施例提供了一种天车控制系统，通过变频器控制起升机构电机和运行机构电机的运转，使得电机加减速时间可调整，可实现系统的软启动、软停止，速度变化平滑，运行平稳，低速性能稳定。

下面结合附图，通过具体实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。

请参考图1，为本实用新型实施例的天车的结构示意图，包括两个平行的横梁支撑轨道01，横跨横梁支撑轨道01的横梁02，位于横梁上的小车03，位于小车03下方的主勾04和副勾05。其中，所述主勾04通过主起升机构电机进行上升或下降的控制，所述副勾05通过副起升机构电机进行上升或下降的控制，所述主起升机构电机和副起升机构电机构成了天车控制系统的起升机构电机。所述小车03通过小车运行机构电机进行前后的移动，所述横梁02通过两个横梁运行机构电机进行前后的移动，所述小车运行机构电机和横梁运行机构电机构成了天车控制系统的运行机构电机。

请一并参考图2和图3，图2为本实用新型实施例的天车控制系统的结构示意图，图3为本实用新型的一个实施例的天车控制系统的具体电路结构的示意图，包括：电源输入端10、PLC（Programmable Logic Controller，可编程序逻辑控制器）控制器20、若干变频器30、起升机构电机40和运行机构电机50，所述电源输入端10与变频器30相连接，用于将电源输入端10的电源电压变频后输出；所述PLC控制器20与若干个变频器30相连接，分别控制各个变频器30的频率变换；所述变频器30分别与起升机构电机40和运行机构电机50相连接，利用变频后的电源电压控制起升机构电机40和运行机构电机50运转。

所述电源输入端10为三相电源，所述三相电源为变频器30提供电源电压的输入。且所述PLC控制器20的电源可以通过所述电源输入端10提供，也可以通过其他电源提供。

所述变频器30的数量与起升机构的数量相对应，每一个起升机构电机40和运行机构电机50对应一个变频器。所述变频器的变频模式包括恒压频比控制，转差频率控制，矢量控制，直接转矩控制等，在本实施例中，所述变频器采用日本安川公司的CIMR-G5A系列变频器，且由于不同起升机构对应的电机的额定功率不同，所述CIMR-G5A系列变频器对应的额定功率也不同。在本实施例中，由于所述起升机构电机40包括主起升机构电机和副起升机构电机，所述主起升机构电机与副起升机构电机分别对应一个变频器，所述运行机构电机50包括小车运行机构电机和横梁运行机构电机，小车运行机构电机和横梁运行机构电机也分别对应一个变频器。

所述变频器30的具体结构请参考图4，包括：电压输入端311、控制输入端312、检测单元33、隔离单元36、整流单元37、滤波单元38、逆变单元39、驱动单元35、微处理单元34和电压输出端32，所述电压输入端311、隔离单元36、整流单元37、滤波单元38、逆变单元39、电压输出端32依次连接，且所述电压输入端311、检测单元33、微处理单元34、驱动单元35和逆变单元39依次连接，且所述控制输入端312与微处理单元34相连接。

所述电压输入端311与电源输入端10相连接，将电源输入端10的电源电压发送到变频器30中。由于交流电的波动较大，在本实施例中，在电压输入端311和整流单元37之间设置隔离单元，所述隔离单元为光耦合器，通过光耦合器对电源电压完成电-光-电的转换，可以实现电信号的单向传输，具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力，且由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，具有很强的共模抑制能力，可以大大提高信噪比，能有效的满足变频器对于输入输出隔离的需要。

所述整流单元37为三相全波整流桥，用于把工频的外部电源进行整流，并给逆变单元提供所需要的直流电源。

所述滤波单元38对整流单元37输出的电源电压进行滤波。

所述逆变单元39为利用六个半导体开关器件组成的三相桥式逆变电路，通过有规律的控制逆变单元中的主开关元器件的通与断，得到任意频率的三相交流电输出。

所述检测单元33用于检测变频器输入的电源是否过载或过电压，以防止逆变单元损坏，并将检测结果发送给微处理单元34。

所述控制输入端312与PLC控制器20相连接，将PLC控制器20的控制信号发送到微处理单元34，所述微处理单元34将通过驱动单元35控制主开关元器件的通与断，从而得到任意频率的三相交流电输出，通过频率的变化对电机进行调速。

所述PLC控制器20为韩国三星公司、日本三菱公司、美国的罗克韦尔自动化公司的PLC控制器。在本实施例中，所述PLC控制器20采用日本三菱公司的FX2N系列PLC控制器。所述PLC控制器20与各个变频器30相连接，且所述PLC控制器20可以分别控制不同的起升机构或运行机构进行移动

所述起升机构电机40和运行机构电机50为四极电机，四级电机具有最好的功率因数和最高的工作效率，使能耗降为最低，且四极电机为高速电机，高速电机比低速电机在电流小、功率因数高、电缆截面小及电器配置容量小等方面占有优势。尽管减速器传动比增大造成了减速器体积的增大，但由于硬齿减速器的应用，新塑耐磨齿轮副及焊接箱体的使用为高速电机驱动创造了条件。

在本实施例中，所述起升机构电机和运行机构电机的调速比不大于1:20，且为断续工作制，通常接电持续率在60%以下，所述起升机构电机和运行机构电机为普通电机加独立风扇，成本较低。在其它实施例中，当所述起升机构电机和运行机构电机的调速比大于1:20时，所述起升机构电机和运行机构电机为变频电机。

需说明的是，本实用新型的上述各个模块均为实体部件；当然，其中的个别模块功能可通过软件实现，但这不属于本实用新型的范畴，其具体实现方案也与本实用新型无关。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims

1.一种天车控制系统，其特征在于，包括：电源输入端、PLC控制器、若干变频器、起升机构电机和运行机构电机，

所述电源输入端与变频器相连接，用于将电源输入端的电源电压变频后输出；

所述PLC控制器与若干个变频器相连接，分别控制各个变频器的频率变换；

所述变频器分别与起升机构电机和运行机构电机相连接，利用变频后的电源电压控制起升机构电机和运行机构电机运转。

2.如权利要求1所述的天车控制系统，其特征在于，每一个起升机构电机和运行机构电机对应一个变频器。

3.如权利要求1所述的天车控制系统，其特征在于，所述变频器包括：检测单元、隔离单元、整流单元、滤波单元、逆变单元、驱动单元以及微处理单元，所述隔离单元、整流单元、滤波单元、逆变单元依次连接，所述检测单元、微处理单元、驱动单元和逆变单元依次连接，且所述隔离单元、检测单元的另一端与变频器的输入端相连接，所述逆变单元的另一端与变频器的输出端相连接。

4.如权利要求3所述的天车控制系统，其特征在于，所述逆变电路为利用六个半导体开关器件组成的三相桥式逆变电路。

5.如权利要求3所述的天车控制系统，其特征在于，所述整流电路为三相全波整流桥。

6.如权利要求1所述的天车控制系统，其特征在于，所述起升机构电机和运行机构电机的调速比不大于1:20。

7.如权利要求1所述的天车控制系统，其特征在于，所述起升机构电机和运行机构电机为四极电机。

8.如权利要求1所述的天车控制系统，其特征在于，所述变频器为日本安川公司的CIMR-G5A4系列变频器。

9.如权利要求1所述的天车控制系统，其特征在于，所述PLC控制器为日本三菱公司的FX2N系列PLC控制器。

10.如权利要求1所述的天车控制系统，其特征在于，所述起升机构电机包括主起升机构电机和副起升机构电机，所述运行机构电机包括小车运行机构电机和横梁运行机构电机。