[發明專利]基于PLC與變頻電機的橋式吊車電氣控制系統

有效

• 申請號: 201610016445.8
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105523479B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 方勇純;何博;劉海亮
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: B66C13/48
• 分類號: B66C13/48;B66C13/40
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司12002
• 代理人: 侯力

1.一種基于PLC與變頻電機的橋式吊車自動控制系統，其特征包括：遙控器及其信號接收裝置，大車電機變頻器，小車電機變頻器，起升電機變頻器，PLC，繼電器，DSP，單片機和限位開關、重量測量裝置；所述的遙控器信號接收裝置、限位開關、重量測量裝置分別連接PLC，PLC、DSP和單片機同時連接繼電器，由PLC通過繼電器控制DSP或單片機信號哪一路傳送給變頻器，繼電器分別與大車電機變頻器、小車電機變頻器和起升電機變頻器連接；

所述的遙控器信號接收裝置設置在第一控制柜(9)側，大車電機變頻器、繼電器和PLC設置在第一控制柜(9)中，小車電機變頻器和起升電機變頻器設置在第二控制柜(10)中，第一控制柜和第二控制柜位于起重機大車上；

遙控器(1)用于地面操作，發送手自動切換指令、手動模式下的檔位指令，正反轉指令到遙控器信號接收裝置(2)；PLC(3)輸入端子接收來自遙控器信號接收裝置的指令信息，同時采集和PLC相連接的限位開關與重量測量裝置(11)及大車電機變頻器(4)、小車電機變頻器(5)和起升電機變頻器(6)是否正常工作的信息，分析并控制輸出端繼電器的導通與關斷，保證自動模式時采用DSP(7)輸入控制命令，手動模式時采用單片機(8)輸入控制命令。

2.如權利要求1所述的基于PLC與變頻電機的橋式吊車自動控制系統，其特征在于所述的遙控器(1)包括：三路手動與自動切換按鈕，分別對應小車電機變頻器、大車電機變頻器及起升電機變頻器；三路搖桿分別對應小車電機變頻器、大車電機變頻器和起升電機變頻器，完成高低檔位及正反轉的選擇。

3.如權利要求2所述的基于PLC與變頻電機的橋式吊車自動控制系統，其特征在于所述的小車電機變頻器、大車電機變頻器和起升電機變頻器設定為脈沖輸入模式，額定負載時最大輸入頻率14400Hz對應最大轉速1440r/min，最小輸入頻率300Hz對應最小轉速30r/min，低于300Hz頻率則轉速為零，正反轉由變頻器上S₁、S₂兩端子控制，變頻器故障及變頻器運行觸點接入PLC(3)輸入端子。

4.如權利要求2所述的基于PLC與變頻電機的橋式吊車自動控制系統，其特征在于所述的PLC(3)接收外部信號，通過邏輯運算判斷系統狀態，控制手動、自動、安全保護電路的導通與關斷，完成手動高速檔，手動低速檔，自動檔三種操作模式的自由切換，完成系統的安全保護；

所述完成手動高速檔，手動低速檔，自動檔三種操作模式的自由切換的過程是：遙控器(1)通過三路手動與自動切換按鈕及三路搖桿遠程傳輸手動或自動指令、手動模式下的檔位指令及正反轉指令到PLC(3)輸入端子，由PLC(3)內部程序判斷系統狀態；

若切換為手動模式，且搖桿給出命令高速正轉運行，單片機(8)產生一路高頻率脈沖指令12000Hz作為高速檔信號，PLC對應輸出端子導通，由變頻器控制變頻電機進行高速正轉，若搖桿給出命令低速反轉運行，單片機(8)產生一路低頻率脈沖指令5000Hz作為低速檔信號，PLC對應輸出端子導通，由變頻器控制變頻電機進行低速反轉；

若切換為自動模式，DSP產生一路時變脈沖指令，且同時給PLC正反轉命令，變頻電機產生對應動作；

所述完成系統的安全保護是：遙控器(1)上同時設置有緊急制動按鈕，該按鈕能夠隨時使橋式吊車自動控制系統掉電，裝于小車兩側、大車兩側的限位開關用于防止碰撞，裝于吊繩上的限位開關防止貨物起升過高，造成吊鉤與卷筒相撞，加裝重量測量裝置防止貨物超重，大車電機變頻器(4)、小車電機變頻器(5)和起升電機變頻器(6)運行時不會抱閘，大車電機變頻器(4)、小車電機變頻器(5)和起升電機變頻器(6)故障時不運行，第一控制柜(9)和第二控制柜(10)內加裝照明系統。

5.如權利要求1至4任一項所述的基于PLC與變頻電機的橋式吊車自動控制系統，其特征在于，所述自動模式時DSP采用基于相平面的軌跡規劃的改進算法，DSP脈沖指令根據算法進行變換，小車或大車加速階段及勻速階段皆與基于相平面的軌跡規劃算法相同，加速時間等于貨物的擺動周期，擺動周期通過在起升變頻電機上加裝絕對編碼器測量繩長，再計算獲得擺動周期；減速時間同樣等于貨物的擺動周期，在減速最后階段低速運行一段距離，且其低速運行時間同樣等于貨物的擺動周期，并采用提前抱閘的方式制動，兼顧了運送過程的消擺及定位。