CN210682991U - 一种桥式起重机调速系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种桥式起重机调速系统，各机构电动机都需独立运行，大车为两台电动机同时拖动，实现同步运行。除了主起升机构电机之外，整个系统的四台电机，通过三台变频器控制调速，三台变频器分别通过相应的PLC模块进行控制，实现了副起升机构升降、大车运行、小车运行，同时具有主副起升机构上升限位、下降限位、大车限位、小车限位，超载保护等功能。该调速系统提高起重机的安全性、可靠性，而且可以提高工作效率，降低能源的消耗，降低维修费用，减少劳动强度，满足其工况和作业需要。

Description

一种桥式起重机调速系统

技术领域

本实用新型属于起重机调速技术领域，涉及一种桥式起重机调速系统。

背景技术

桥式起重机，该起重机采用交流绕线转子串电阻方法进行调速，由于载荷利用率高，而且重载下频繁起动、制动、反转、变速等操作，该控制系统实际使用中存在很多问题，经常发生故障需要停机检修，极大影响工作效益。实际工作中存在如下问题：(1)调速方式只能进行有级调速；(2)起动/制动冲击电流大，对电动机的电刷、滑环及制动器冲击非常大，维修率高；(3)串电阻长期发热，电能浪费大，效率低；(4)接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高，每年消耗大量备件，极大影响工作效率。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种桥式起重机调速系统，使得起重机的整体性能得到较大提高，故障率大大降低，运行稳定。

本实用新型的一种桥式起重机调速系统，包括中央控制单元及分别与中央控制单元连接的主起升机构、副起升机构、大车运行机构和小车运行机构；

所述副起升机构包括：第一PLC模块、第一变频器、副起升电机、副制动器和旋转编码器；第一PLC模块的信号输入端连接中央控制单元，信号输出端连接第一变频器；第一变频器的输出端连接副起升电机，副起升电机与旋转编码器连接，副制动器设置于副起升电机的制动轮位置，旋转编码器连接第一PLC模块的信号输入端；

所述大车运行机构包括：第二PLC模块、第二变频器、大车第一电机、大车第二电机、大车第一制动器和大车第二制动器；第二PLC模块的信号输入端连接中央控制单元，信号输出端连接第二变频器；第二变频器的输出端连接大车第一电机和大车第二电机，大车第一制动器设置在大车第一电机的制动轮位置，大车第二制动器设置在大车第二电机的制动轮位置；

所述小车运行机构包括：第三PLC模块、第三变频器、小车电机、小车制动器；第三PLC模块的信号输入端连接中央控制单元，信号输出端连接第三变频器；第三变频器的输出端连接小车电机，小车制动器设置在小车电机的制动轮位置。

在本实用新型的桥式起重机调速系统中，所述副起升机构还包括压力传感器、负荷重量显示仪、第一制动电阻和升降限位开关，压力传感器设置于卷筒轴承座上采集负荷压力，负荷重量显示仪和升降限位开关都与第一PLC模块连接，第一制动电阻连接第一变频器。

在本实用新型的桥式起重机调速系统中，所述大车运行机构还包括：大车限位开关和第二制动电阻，大车限位开关与第二PLC模块连接，第二制动电阻连接第二变频器。

在本实用新型的桥式起重机调速系统中，所述小车运行机构还包括：小车限位开关和第三制动电阻，小车限位开关与第三PLC模块连接，第三制动电阻连接第三变频器。

在本实用新型的桥式起重机调速系统中，所述主起升机构包括：主起升电机和主制动器，主起升电机与中央控制单元连接，主制动器设置在主起升电机的制动轮位置。

本实用新型针对现有技术的不足将可编程序控制器、变频器和触摸屏控制技术应用于桥式起重控制系统中，使得起重机的整体性能得到较大提高，改造投入运行后效果良好，运行稳定

附图说明

图1是本实用新型的一种桥式起重机调速系统的结构框图。

具体实施方式

本实用新型的桥式起重机共有四个机构，分别为：

(1)主起升机构：80kW(一台电机)；

(2)副起升机构：30kW(一台电机)；

(3)大车运行机构：2×22kW(两台电机)；

(4)小车运行机构：11kW(一台电机)；

各机构电动机都需独立运行，大车为两台电动机同时拖动，实现同步运行。除了主起升机构不采用变频控制(主起升使用不频繁，负责检修)整个系统有四台电动机，三台变频器。起重机实现的操作功能有：副起升机构升降、大车运行、小车运行；保护功能有：主副起升机构上升限位、下降限位、大车限位、小车限位，超载保护等。具体结构如图1所示。中央控制单元1连接的主起升机构、副起升机构、大车运行机构和小车运行机构。

副起升机构包括：第一PLC模块21、第一变频器22、副起升电机24、副制动器25和旋转编码器26。第一PLC模块21的信号输入端连接中央控制单元1，信号输出端连接第一变频器22；第一变频器22的输出端连接副起升电机24，副起升电机24与旋转编码器26连接，副制动器25设置在副起升电机24的制动轮位置，旋转编码器26连接第一PLC模块21的信号输入端。

大车运行机构包括：第二PLC模块31、第二变频器32、大车第一电机34、大车第二电机36、大车第一制动器35和大车第二制动器37。第二PLC模块31的信号输入端连接中央控制单元1，信号输出端连接第二变频器32；第二变频器32的输出端连接大车第一电机34和大车第二电机36，大车第一制动器35设置在大车第一电机34的制动轮位置，大车第二制动器37设置在大车第二电机36的制动轮位置。

小车运行机构包括：第三PLC模块41、第三变频器42、小车电机44、小车制动器45。第三PLC模块41的信号输入端连接中央控制单元1，信号输出端连接第三变频器42；第三变频器42的输出端连接小车电机44，小车制动器45设置在小车电机44的制动轮位置。

具体实施时，所述副起升机构还包括压力传感器27、负荷重量显示仪28、第一制动电阻23和升降限位开关29。压力传感器27设置于卷筒轴承座上采集负荷压力，负荷重量显示仪28和升降限位开关29都与第一PLC模块21连接，负荷重量显示仪28用于显示压力值，当副卷筒上升或下降到极限时，升降限位开关29动作，第一PLC模块21控制副起升电机24停止运动，起到极限保护的作用。第一制动电阻23连接第一变频器22。

具体实施时，所述大车运行机构还包括：大车限位开关38和第二制动电阻33，大车限位开关38与第二PLC模块31连接，第二制动电阻33连接第二变频器32。当大车开到两侧端头时，大车限位开关38动作，第二PLC模块31控制大车第一电机34或大车第二电机36停止运动，起到极限保护的作用。

具体实施时，所述小车运行机构还包括：小车限位开关46和第三制动电阻43，小车限位开关46与第三PLC模块41连接，第三制动电阻43连接第三变频器42。当小车开到两侧端头时，小车限位开关46动作，第三PLC模块41控制小车电机44停止运动，起到极限保护的作用。

具体实施时，所述主起升机构包括：主起升电机11和主制动器12，主起升电机11与中央控制单元1连接，主制动器12设置在主起升电机11的制动轮位置。

第一PLC模块21、第二PLC模块31和第三PLC模块41都选用西门子S7-300系列，该系列可编程序控制器具有可靠性高、抗干扰能力强、模块化、性价比高等特点。S7-300系列PLC可用梯形图、语句表和功能块图进行编程，指令丰富，功能强，操作方便。该桥式起重机各机构采用四个档位的调速控制器操作，加上各种保护，计算出输入点数为28点，输出点数为24点。

第一变频器22、第二变频器32和第三变频器42都选用西门子6440系列变频器，自身保护功能齐全，如过流，过载，过压等都能及时报警及停止，减少了起重机故障，提高了安全性能。西门子6440系列变频器由微处理器控制，采用先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为功率输出器件。因此具有很高的运行可靠性和功能的多样性。采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术，可使电动机低噪声运行。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。其接线端子有RS485通讯接口，配备相应的通讯模块，通过PLC实现集中控制(设定变频器控制命令、运行频率、相关功能码参数的修改，变频器工作状态及故障信息的监)。

各机构变频器、制动电阻配置如下：

(1)副起升机构：6SE6440-2UD33-7EB1 37KW变频器一台，制动电阻15Ω/20kW一套；

(2)大车运行机构：6SE6440-2UD34-5FB1 45KW变频器一台，制动电阻30Ω/6kW一套；

(3)小车运行机构：6SE6440-2UD31-1CA1 11KW变频器一台，制动电阻60Ω/3kW一套。

三套变频调速机构采用独立的控制柜，每个控制柜包括变频器、PLC模块以及低压元件，外观结构十分简单。控制柜上设置工业触摸屏，具体选用西门子的BOP触摸操作面板，与PLC模块连接，利用强大的工业触摸屏组态软件进行开发。它一方面采用直观人机界面，能够明确指示操作员机器设备目前的状况，使操作简单明了，减少失误；另一方面人机界面具有故障显示及控制变频器全变频调速等功能，实现实时监控。

经过实际应用，本实用新型的系统性能得到了很大的改善。不仅可以明显提高起重机的安全性、可靠性，而且可以提高工作效率，降低能源的消耗，降低维修费用，减少劳动强度，满足其工况和作业需要。主要表现在：

(1)结构简单、可靠性高、易于维护。副起升、大车、小车三套变频调速机构分别采用独立的控制柜，每个控制柜包括变频器、PLC模块以及低压元件，外观结构十分简单。系统还具有过流保护、过压保护、欠压保护等功能，确保了控制、保护动作的准确性和可靠性。

(2)控制柜上设置工业触摸屏，提示整机工作状况以及各种故障信息，极大方便了操作人员的使用和维修。

(3)通过PLC来实现各机构电机的启、停数值的转换、速度的检测。

(4)采用变频器实现起重机电机的调速运行，调速范围宽、性能好。系统设有副起升、大、小车走行各四档工作速度，操作者可根据负载的变化情况，随时修改各档速度值。

(5)节能效果显著。绕线转子异步电动机在低速运行时，转子回路的外接电阻内消耗大量的电能。采用变频调速后，非但外接电阻内消耗的大量电能可以完全节约，并且在起重机放下重物时，还可将重物释放的位能反馈给电源。

(6)满足现场操作需要，由于磨辊间主要工作是往磨床上吊卸工作辊，所以对起重机起升和平移机构运行要求精度非常高，如果有一点误差就会把磨床撞坏，将直接影响生产。通过新型调速PLC变频器控制技术应用，大大改善了起重机运行精度，设备运行平稳，故障率低，满足生产需求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型的思想，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种桥式起重机调速系统，其特征在于，包括中央控制单元及分别与中央控制单元连接的主起升机构、副起升机构、大车运行机构和小车运行机构；

所述副起升机构包括：第一PLC模块、第一变频器、副起升电机、副制动器和旋转编码器；第一PLC模块的信号输入端连接中央控制单元，信号输出端连接第一变频器；第一变频器的输出端连接副起升电机，副起升电机与旋转编码器连接，副制动器设置于副起升电机的制动轮位置，旋转编码器连接第一PLC模块的信号输入端；

所述大车运行机构包括：第二PLC模块、第二变频器、大车第一电机、大车第二电机、大车第一制动器和大车第二制动器；第二PLC模块的信号输入端连接中央控制单元，信号输出端连接第二变频器；第二变频器的输出端连接大车第一电机和大车第二电机，大车第一制动器设置在大车第一电机的制动轮位置，大车第二制动器设置在大车第二电机的制动轮位置；

所述小车运行机构包括：第三PLC模块、第三变频器、小车电机、小车制动器；第三PLC模块的信号输入端连接中央控制单元，信号输出端连接第三变频器；第三变频器的输出端连接小车电机，小车制动器设置在小车电机的制动轮位置。

2.如权利要求1所述的桥式起重机调速系统，其特征在于，所述副起升机构还包括压力传感器、负荷重量显示仪、第一制动电阻和升降限位开关，压力传感器设置于卷筒轴承座上采集负荷压力，负荷重量显示仪和升降限位开关都与第一PLC模块连接，第一制动电阻连接第一变频器。

3.如权利要求1所述的桥式起重机调速系统，其特征在于，所述大车运行机构还包括：大车限位开关和第二制动电阻，大车限位开关与第二PLC模块连接，第二制动电阻连接第二变频器。

4.如权利要求1所述的桥式起重机调速系统，其特征在于，所述小车运行机构还包括：小车限位开关和第三制动电阻，小车限位开关与第三PLC模块连接，第三制动电阻连接第三变频器。

5.如权利要求1所述的桥式起重机调速系统，其特征在于，所述主起升机构包括：主起升电机和主制动器，主起升电机与中央控制单元连接，主制动器设置在主起升电机的制动轮位置。

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