變頻器在卷揚機上的應用

包括程序,論文,圖,字數:30224,頁數:72  電氣自動化論文編號:ZD109  

目  錄
摘要 I
Abstract II
第一章 緒論 1
1.1 變頻器應用與卷揚機的設計背景 1
1.2 卷揚機工作原理 2
1.3 卷揚機設計目標及技術要求 2
1.4 技術綜述 3
1.4.1 變頻器調速 3
1.4.2 PLC控制 3
1.5 本章小結 4
第二章 卷揚機負載及變頻調速三相異步電動機分析 5
2.1 負載轉矩分析 5
2.1.1 恒轉矩負載特性 5
2.1.2 恒功率負載 7
2.1.3 風機類負載 8
2.2 卷揚機各類載荷的計算 9
2.2.1 起升載荷(起重量載荷) 9
2.2.2 自重載荷 9
2.3 卷揚機負載特點及效率 9
2.4 變頻調速用電動機選擇 10
2.4.1 電機類型的選擇 10
2.4.2 電機容量的選擇 10
2.5 本章小結 11
第三章 限位開關與重量限制器 12
3.1 限位開關 12
3.2 起重量限制器 13
3.2.1 起重量限制器原理 13
3.2.2 卷揚機起重量限制器接線圖 14
3.3 本章小結 15
第四章 卷揚機用變頻器的選擇和電器控制接線路圖 16
4.1 變頻器概述 16
4.2 變頻器的調速方式及其控制方式 16
4.2.1 變頻器的調速方式 16
4.2.1.1基頻以下的恒磁通變頻調速 16
4.2.1.2基頻以上的弱磁變頻調速 17
4.3 變頻器的控制方式 17
4.3.1 U/f控制 17
4.3.2 轉差頻率控制 18
4.3.3 矢量控制 19
4.3.4 直接轉矩控制（DTC）方式 20
4.3.5 矩陣式交—交控制方式 20
4.4 變頻器的選擇 20
4.4.1 變頻器類型的選擇 20
4.4.2 變頻器容量的計算 21
4.5 電器控制接線圖 24
4.6 變頻器參數設置 25
4.6.1 基本頻率和最高頻率、最低頻率 25
4.6.2 多速段頻率的設置 26
4.6.3 加速時間、減速時間 26
4.6.4 回避頻率 27
4.6.5 控制模式的選擇 28
4.6.6 多功能輸出點M1、M2的設置及與電磁抱閘裝置的連接 29
4.7 本章小結 29
第五章 外配器件的選擇 30
5.1 輸入側交流接觸器ＫＭ 30
5.1.1 接觸器 30
5.1.2 接觸器分類 30
5.1.3 交流接觸器的選擇 31
5.2 主電路線徑的選擇 31
5.3 制動電阻單元R 32
5.3.1 制動電阻阻值的選擇 32
5.3.2 制動電阻容量的選擇。 33
5.4 斷路器 34
5.4.1 斷路器概述 34
5.4.2 如何選擇變頻器用斷路器 35
5.5 熔斷器 35
5.5.1 熔斷器工作原理 35
5.5.2 熔斷器選用的原則 36
5.6 本章小結 36
第六章 PLC控制系統的設計 37
6.1 可編程控制器（PLC）概述 37
6.1.1 PLC的功能 37
6.1.2 PLC特點 38
6.2 可編程序控制器的組成及各部分的功能 40
6.2.1 可編器的組成及其各部程控制器的基本組成 40
6.2.2 可編程控制器（PLC）各部分的作用 42
6.2.3 PLC控制電路相對于電器控制電路的優點 45
6.3 西門子S7-200PLC 45
6.3.1 S7-200功能概述 45
6.3.2 S7-200的工作模式 46
6.3.3 S7系列PLC的網絡層次結構 48
6.3.4 S7-200PLC網絡的通信協議 50
6.4 控制系統的PLC程序設計 52
6.4.1 STEP 7- Micro/WIN V4.0 SP3 編程軟 52
6.4.2 PLC控制卷揚機程序 52
6.5 本章小結 53
第七章 總結與展望 54
7.1 總結 54
7.2 展望 54
附錄 56
附錄A  PLC與變頻器的連接圖 56
附錄B  PLC輸入接口電路 57
附錄C  PLC輸出接口電路 58
附錄D  PLC控制程序梯形圖 59
致謝 62
參考文獻 63

摘要
礦井、建筑、樓房電梯、吊車等都用到卷揚機，卷揚機在現代生產生活和建設中發揮著越來越重要的作用。如何讓卷揚機高效安全穩定運行一直是工程技術人員研究的重點方向。隨著電子技術的進步，變頻器和可編程控制器（PLC）的功能不斷增強、性能不斷提高，而價位不斷降低。使得變頻器和PLC在卷揚機中應用的越來越廣泛，大大提高了卷揚機的性能。
本文設計的卷揚機用于工地建筑起升重物，使用安川的G7系列變頻器控制三相異步電動機，PLC為西門子公司的S7-200系列。論文圍繞三個部分設計：（1）電機、變頻器的容量和類型的選擇。（2）變頻器參數的設置、保護系統的設計和系統電器控制接線圖。（3）卷揚機PLC控制編程、PLC與變頻器的線路連接。

關鍵詞：變頻器、PLC、恒轉矩負載

Inverter in the winch on the hoist
Abstract
The hoist can be applied to any possible fields including the mine tunnels、 architectures、 elevator within building as well as the cranes. The hoist comes to its own during the process of modern production and construction. Anyway, it holds a more important position as time goes by. The technicians are contributing to the key direction that how to make it work efficiently and steadily. With the further progress of electric technology, the programmable controller whose functions are strengthened, whose performance is optimized, whose price is brought down. This accounts for a wider PLC’s application to the hoist and a dramatic improvement for the hoist’s performance.
This paper offers a design for the hoist which is responsible for lifting cumbersome objects in construction sites. Anchuan’s PLC of G7 series is used to control the Three-phase asynchronous motor. PLC serves as S7-200 series of Siemens company. This paper focus on three major designs: 1) The alternatives for motors’ or PLC’s capacity and type. 2)The installment for PLC’s parameter；the desig for protection system; the blueprint for systematic electric circuit. 3) The programme edition for the hoist’s PLC; the circuit connection for PLC and frequency conversion.

Key words: Inverter、PLC、constant torque load