料车卷扬调整系统

PLC与变频器组成的料车卷扬系统设计

电气一班 张胜强 080402105

一、状态简介

在冶金高炉炼铁生产线上，一般把准备好的炉料从地面的储矿槽运送到炉顶的生产机械称为高炉上料设备。料车的机械传动系统示意图见下图

左料车α2α1右料车电动机

斜桥式料车上料机主要由斜桥、料车、卷扬电机三部分组成。在工作过程中，两个料车交替上料，当装满炉料的料车上升时，空料车下行，空车重量相当于一个平衡锤，平衡料车的车厢重量。上行或者是下行时，两个料车由一个卷扬机拖动，而且电动机运转时总有一个重料车上行，没有空行程，使得拖动电机总是处于电动状态运行，避免了电动机处于发电运行状态所带来的一些问题，节省了拖动电机功率。 二、料车运行过程

料车在料桥上运行分为6个阶段：启动、加速、稳定运行、减速、倾翻和制动。在整个过程中包括一次加速、两次减速。

根据料车运行速度要求，电机在高速、中速、低速段的速度曲线采用变频器设定的固定频率，按速度切换主令控制器发出的信号由PLC控制转速的切换。例如，启动加速阶段，时间为3s；高速运行阶段,f1=50Hz为高速运行对应的变频器频率，电动机转速为740r/min，钢绳速度为1.5m/s;第一次减速阶段由主令控制器发出第一次减速信号给PLC，由PLC控制MM440，使频率从50Hz下降到20Hz，电机转速从740r/min下降到296r/min，钢绳速度从1.5m/s下降到0.6m/s，减速时间为1.8s；中速运行阶段f2=20Hz;第二次减速阶段，由主令控制器发出的第二次减速信号给PLC，由PLC控制MM440，使频率从20Hz下降到6Hz,电机转速从296r/min下降到88.8r/min，钢绳速度从0.6m/s下降到0.18m/s；低俗运行阶段频率为6Hz；制动停车阶段，当料车运行至高炉顶时，限位开关发出停车指令，由PLC控制MM440完成停车。若在运行过程中出现故障时，报警同时抱闸停车。 三、基本要求

1、变频调速系统主要设备的选择及变频器参数的设置（电机、变频器、plc等） 2、PLC的I/O配置和调速系统的电路图 3、程序设计 4、电路工作过程

A自动工作过程 B手动工作工程 C停机

D故障分析及处理

卷筒减速器 1

变频调速系统主要设备选择及变频参数设置

1选择电动机

卷扬机变频调速拖动系统选择电动机时，应保证低频时电动机的有效转矩必须满足要求，电动机必须有足够大的启动转矩来确保重载启动，所以应选择功率为37kW，额定电流为78.2A，额定电压为380V，额定转速为740r/min的三相交流感应电机。 2、变频器的使用

变频器的容量应比变频器使用说明书中“配用电动机容量”加大一档到二档，并应具有无反馈矢量控制功能；变频器的电流应大于电动机的电流。为此选用西门子MM440变频器，其额定功率为55kW，额定电流为110A。该变频器采用高性能和矢量控制技术，具有超强的过载能力，同时能提供低速高速转矩输出和良好的动态性能。 3、PLC的选择

根据PLC的I/O配置，PLC选择西门子S7—200系列的CPU226 4、变频器参数设置

在确保接线无误的情况下，合上电源并设置MM440参数，设备P0010=30，P0970=1,然后按下P键，是变频器恢复到出厂默认值。变频器参数设置见表3-1

表3-1变频器参数设置 参数号 P0100 P0300 P0304 P0305 P0307 P0309 P0310 P0311 P0700 P0701 P0702 P0703 P0704 P0705 P0731 P1000 P1001 P1002 P1004 P1080 P1082 P1120 P1121 P1300

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设置值 0 1 380 78.2 37 91 50 740 2 1 2 17 17 17 52.3 3 50 20 6 0 50 3 3 20 说明 功率以kW表示，频率为50Hz 电机类型选择（异步电动机） 电动机额定电压（V） 电动机额定电流（A） 电动机额定功率（kW） 电动机额定效率（%） 电动机额定频率（Hz） 电动机额定转速（r/min） 命令源选择“由端子排输入” ON接通正转，OFF停止 ON接通发转，OFF停止 选择固定频率（Hz） 选择固定频率（Hz） 选择固定频率（HZ） 变频器故障 选择固定频率设定值 设置固定频率f1=50Hz 设置固定频率f2=20Hz 设置固定频率f3=6Hz 电动机运行的最低频率（Hz） 电动机运行的最低频率（Hz） 斜坡上升世间（s） 斜坡下降时间（s） 变频器为无速度反馈的矢量控制

PLC的I/O配置和调速系统电路图

S7-200型PLC的I/O配置表见表3-2。PLC数字输出对应MM440变频器的高、中、低3种运行频率，见表3-3。调速系统电路图如图3-3所示。

表3-2 S7-200可编程控制器I/O配置 输入设备 主接触器合闸按钮SB1 主接触器分闸按钮SB2 1SM左车上行触头1SM1 1SM右车上行触头1SM2 1SM手动停车触头1SM3 2SM手动操作触头2SM1 2SM自动操作触头2SM2 2SM停车触头2SMS3 3SM左车快速上行触头3SM11 3SM右车快速上行触头3SM21 3SM左车中速上行触头3SM12 3SM右车中速上行触头3SM22 3SM左车慢速上行触头3SM13 3SM右车慢速上行触头3SM23 左车限位开关SQ1 右车限位开关SQ2 急停开关SA1 松绳保护开关SA2 变频器故障保护输出（通过端子19、20）

表3-3 输入地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 I2.0 I2.1 I2.2 输出设备 变频器合闸继电器KA1 左料车上行（5端口） 右料车上行（6端口） 高速运行（7端口） 中速运行（8端口） 低速运行（16端口） 工作电源指示HL1 故障灯光指示HL2 故障音响报警HA 抱闸继电器KA2 输出地址 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 PLC数字输出对应MM440变频器的高、中、低3中运行频率

Q0.5对应端口“16” 0 0 1 Q8.4对应端口“8” 0 1 0 Q8.3对应端口“7” 1 0 0 MM440频率参数 P1001 P1002 P1004 MM440频率（Hz） 50 20 6 固定频率 高f1 中f2 低f3 3

交流380VL1交流220VLKMKA1+24V变频器接触器NQFL2L3SB1SB21SM11SM21SM32SM12SM22SM33SM113SM213SM123SM223SM133SM23SQ1SQ2SA1SA2I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7I2.0I2.1I2.2PLCCPU226KA1Q0.0KMQ0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7HL124V0VHL256781692819U20MM440B+RB-VWQ1.0Q1.1HAKA2M3~变频器故障输出调速系统电路图

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