智能控制在桥式起重机上的分析与应用

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1、武汉科技大学硕士学位论文第1页第一章绪论1．1桥式起重机电气传动技术在国内外发展概况电气调速控制的方法很多，对直流驱动来讲60年代采用发电机一电机系统。从控制电阻分级控制，到交磁放大控制，到可控硅SCR激磁控制，到主回路可控硅即晶闸管整流供电系统。随着电子技术的飞速发展，集成模块的出现，计算机、微处理器的应用，控制方式从分立组成模拟量控制发展至今天的数字量控制。从交流驱动来讲：常规的方法是采用绕线式电动机转子串电阻调速，为满足重物下放时的低速，一般依靠能耗制动、反接制动，后来还采用涡流制动，还有靠

2、转子反馈控制制动、反接制动、单相制动器抱闸松劲的所谓软制动，随着电子技术的发展，国内外开发研制变频调速，PLC可编程序控制器的应用控制系统的性能更加完美。目前国内外几种常用调速系统配置及其性能：(1)直流驱动调速系统：GE公司DC．300'DC．2000是微处理器数字量控制的直流驱动调速系统，其控制功率从3哪到4000HP，并采用PLC对整机驱动系统实施故障诊断、检测、报警及控制。该驱动系统实施主回路SCR整流，其控制是给定模拟量通过数模转换成数字量，通过速度环、电流环到SCR移相触发的逻辑无环流

3、的调速系统。可用测速反馈或电压反馈，对磁场弱磁，以实施恒功率控制。(2)交流调速控制系统：对于起重机械来讲，交流驱动仍是国内普遍采用的方案而且多数停留在绕线式电机转子串电阻来调速。随着功率电子技术的发展，早在六十年代后期，国外就开始致力于晶闸管定子调压调速技术的开发研究．目前，该技术已进入了成熟稳定的发展应用阶段。日本安川电机制作所于1972年就正式定为VS系列，应用于起重机及轧机辅助设备的交流调速。法国、英国、德国等大电气公司亦在这方面展开了重点研制开发。借助电力电子技术、微电子技术的发展，由分

4、离元件发展到大规模集成电路，从而实现控制部件的微型组件化、智能化、标准化、系列化，进而从模拟量控制发展到数字量控制。可编程序控制器PLC引入到交流电气传动系统后，使传动系统性能发生了质的变化Ⅲ。在桥式起重机实现了抓斗的自动控制和故障诊断、检测显示等，达到了新的技术高度。(3)变频调速：变频调速技术是国际上各大电气公司在70年代末80年代投入全力研制、开发，也是国际国内这几年全力研制应用的目标与方向。这几年一些公司如德国SⅢMENS．美国GE，日本三菱等推出全数字化的矢量控制技术，大功率的IGBT模

5、块的出现使变频技术在起升机械、电梯等位能负载控制成为现实。目前，变频调速的控制方法有恒压频比控制，转差频率控制，矢量控制，直接转矩控制等。这些控制方法都得到了不同程度的应用，但其控制性能有一定的差异。1．2变频调速技术在起重机电气传动上的特点近几年来，随着冶金、运输事业的发展，吊车开始向大型化、专业化方向发展，这就要求现代化起重机在电气传动控制其调速性能方面要求比一般起重机高，以保证在进行作业第2页武汉科技大学硕士学位论文时平稳、可靠，有良好的低速就位性能。但目前在国内该产品电气传动控制除直流传动

6、外，在交流传动上仍多以采用常规的转子串电阻调速，辅之以涡流制动器等调速控制，即使采用变频调速控制，也只是用在小车、大车、变幅或回转机构上。直流传动由于直流电动机具有机械式换向器这一致命弱点，从而给直流传动的应用带来了一系列的限制。近年来，由于变频技术的飞跃发展，特别是矢量控制技术和直接转矩控制技术的应用，变频技术日趋成熟，以其宽广的调速范围、较高的稳速精度、快速的动态响应以及能在四象限作可逆运行的性能位居交流传动之首。其调速性能完全可以和直流传动相媲美，并有取代之趋势。变频调速在双粱桥式起重机上的

7、应用具有以下特点：(1)变频系统与直流传动方案相比，可以不用制造复杂、价格昂贵、维护麻烦的直流电动机，而选用方便、节能、经济的交流电动机。(2)变频系统与常规电气控制方案相比，省去了电动机转子侧的大功率电阻、加速接触器和电动机正反转交流接触器。(3)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。“)能满足起升机构对调速硬度、低频转矩特性及四象限运行的要求；可以长时期低速运行；能采用矢量控制闭环方式有效的防止重载空中“溜钩”现象。(5)0Hz时起升电机也能以

8、额定转矩输出，实现零速抱闸，可以全速受控，减少抱闸闭合时的振动及抱闸磨损。(6)无需采用机械变速装置，利用变频调速50Hz以上恒功率调速方式即可将空钩及轻载工况的起升速度提高一倍，类似于直流电机的弱磁升速方式，可大大提高生产率。(7)配用PLC后，元件大量减少，控制柜体积大为减小。1．3本课题的研究意义及主要内容本课题中以桥式起重机作为研究实体，由于传统桥式起重机的控制系统主要采用交流绕线转子串电阻的方法进行启动和调速，继电一接触器控制，这种控制系统的主要缺点有：(1)桥式起重机工