[机械] 起升机构电气控制系统分析

前言
我校港机楼组建一个起升机构实验室，我们参与其中的组建，熟悉它的系统布线、零部件参数设置、产品选型和系统调试；分析系统方案的拟定和运行特性并且详细分析系统核心部件的工作原理和组成，便于读者了解该起升机构的电气控制系统。
这些年，随着控制技术、计算机技术、通信技术、网络技术等的发展，电气传动和自动控制领域也日新月异。这为起升机构向更可靠，更节能，更简洁的方向发展提供了理论和技术支持。实践证明，在起升机构上应用各种新产品、新技术收到了很好的效果。表现突出的是可编程序控制器（PLC）、变频器和现场总线技术的广泛应用。起升机构对系统可靠性要求较高，因此其故障检测、故障处理及保护回路比较复杂，以往采用电子线路和继电器来实现故障信号的处理、显示和保护，系统庞大，内容多且易出错。所以，基于PLC变频调速和现场总线的起升机构电气控制系统是一种很理想的控制方式。

第一章 起升机构概述
一 起升机构的主要特点


1． 起升机构的组成 如右图1所示起升机构
的组成，
...
M是电动机，
R是卷筒，r是卷筒的半径，G是重物。 Profibus-DP

2．起升机构转矩分析 图1 起升机构简图
在起升机构中主要有三种转矩，（1）电动机的转矩Tm即是由电动机产生的转矩，是主动转矩，其方向可正可负。
......

目录
前言……………………………………………………………………4
第一章 起升机构概述………………………………………………4
一 起升机构的主要特点………………………………………4
二 电动机和变频调速简介……………………………………5
三 起升过程中电动机的工作状态……………………………7
第二章 系统控制方案的拟订………………………………………8
一 PLC与其它控制系统的比较……………………………9
二 变频调速的节能分析………………………………………10
第三章 系统工作原理………………………………………………12
一 PLC的工作原理……………………………………………12
二 变频器的工作原理…………………………………………15
三 系统总体工作分析…………………………………………19
第四章 系统主要部件的型号及性能………………………………21
一 S7-300PLC…………………………………………………21
二 触摸屏………………………………………………………26
三 变频器………………………………………………………28
四 系统现场总线Profibus-DP…………………………………30
五 其它零部件…………………………………………………31
结束语…………………………………………………………………32
参考文献………………………………………………………………33
附录………………………………………………………………34

参考文献：

（1） 徐立娟、华满香、PLC控制的变频器在桥式起重机拖动系统中的应用，湖南：电气开关2002（1）：16-17
（2） 黄俊、PROFIBUS现场总线技术及应用，重庆：制造业自动化2003（2）41-44
（3） 印浩、PLC、触摸屏及变频器在升降机中的应用，上海：制造业自动化2002（12）51-54
（4） 李国厚、PLC控制系统的可靠性设计，河南：PLC和FA2003（11）27-30
（5） SIMATIC S7-300可编程序控制器产品目录，西门子公司2004.1
（6） 冯建民、王贵峰、PROFIBUS-DP在矿井提升电挖系统中的应用，甘肃：电气传动自动化2003.25（5）：40-43
（7） 陈在平、赵相宾，可编程序控制器技术与应用系统设计，北京：机械工业出版社，2003
（8） 张燕宾著，SPWM变频调速应用技术，北京：机械工业出版社，2003

摘要

本文分析了该起升机构的运行特点，介绍矢量控制变频调速特性。比较其它控制系统后，本起升机构采用基于PLC的变频调速控制系统控制笼式交流异步电动机。介绍了系统零部件，分析了系统的工作原理，系统由西门子S7-300系列PLC构成现场控制站，PRO-FACE触摸屏和控制面板构成操作总站，控制站与操作站及变频系统组成PROFIBUS总线型网络。系统具有可靠性高、设计灵活、维修升级方便等特点。