天車控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種天車控制系統(tǒng)，包括：電源輸入端、PLC控制器、若干變頻器、起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)，所述電源輸入端與變頻器相連接，用于將電源輸入端的電源電壓變頻后輸出；所述PLC控制器與若干個(gè)變頻器相連接，分別控制各個(gè)變頻器的頻率變換；所述變頻器分別與起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)相連接，利用變頻后的電源電壓控制起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。所述天車控制系統(tǒng)通過變頻器控制起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，使得電機(jī)加減速時(shí)間可調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動(dòng)、軟停止，速度變化平滑，運(yùn)行平穩(wěn)，低速性能穩(wěn)定。
【專利說明】天車控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及起重機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種天車控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]天車作為物料搬運(yùn)機(jī)械在整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)中有著十分重要的地位。在實(shí)際使用中，天車結(jié)構(gòu)開裂時(shí)有發(fā)生，究其原因是頻繁的超負(fù)荷作業(yè)及過大的機(jī)械振動(dòng)沖擊所引起的機(jī)械疲勞。因此，除了機(jī)械上改進(jìn)設(shè)計(jì)外，改善交流電氣傳動(dòng)、減少起制動(dòng)沖擊也是一個(gè)很重要的方面。
[0003]傳統(tǒng)的起重機(jī)驅(qū)動(dòng)方案一般采用:(I)直接起動(dòng)電機(jī)；(2)改變電機(jī)極對數(shù)調(diào)速；
[3]轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；(4)渦流制動(dòng)器調(diào)速；(5)可控硅串級調(diào)速；(6)直流調(diào)速。前四種方案均屬有級調(diào)速，調(diào)速范圍小，無法高速運(yùn)行，只能在額定速度以下調(diào)速:起動(dòng)電流大，對電網(wǎng)沖擊大；常在額定速度下進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)，對起重機(jī)的機(jī)構(gòu)沖擊大，制動(dòng)閘瓦磨損嚴(yán)重；功率因數(shù)低，在空載或輕載時(shí)低于0.2-0.4，即使?jié)M載也低于0.75，線路損耗大。可控硅串級調(diào)速雖各服了上述缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了額定速度以下的無級調(diào)速，提高了功率因數(shù)，減少了起制動(dòng)沖擊，價(jià)格較低，但目前串級調(diào)速產(chǎn)品的控制技術(shù)仍停留在模擬階段，尚未實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)具有很好的調(diào)速性能和起制動(dòng)性能，很好的保護(hù)功能及系統(tǒng)監(jiān)控功能，所以有時(shí)采用直流電機(jī)，而直流電機(jī)制造工藝復(fù)雜，使用維護(hù)要求高，故障率高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型解決的問題是提供一種天車控制系統(tǒng)，有利于改善起重機(jī)的調(diào)速性能，提高工作效率和功率因數(shù)，減小起制動(dòng)沖擊以及增加起重機(jī)使用的安全可靠性。
[0005]為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種天車控制系統(tǒng)，包括:電源輸入端、PLC控制器、若干變頻器、起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)，所述電源輸入端與變頻器相連接，用于將電源輸入端的電源電壓變頻后輸出；所述PLC控制器與若干個(gè)變頻器相連接，分別控制各個(gè)變頻器的頻率變換；所述變頻器分別與起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)相連接，利用變頻后的電源電壓控制起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0006]可選的，每一個(gè)起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)對應(yīng)一個(gè)變頻器。
[0007]可選的，所述變頻器包括檢測單元、隔離單元、整流單元、濾波單元、逆變單元、驅(qū)動(dòng)單元以及微處理單元，所述隔離單元、整流單元、濾波單元、逆變單元依次連接，所述檢測單元、微處理單元、驅(qū)動(dòng)單元和逆變單元依次連接，且所述隔離單元、檢測單元的另一端與變頻器的輸入端相連接，所述逆變單元的另一端與變頻器的輸出端相連接。
[0008]可選的，所述逆變電路為利用六個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路。
[0009]可選的，所述整流電路為三相全波整流橋。
[0010]可選的，所述起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)的調(diào)速比不大于1:20。
[0011]可選的，所述起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)為四極電機(jī)。
[0012]可選的，所述變頻器為日本安川公司的CIMR-G5A4系列變頻器。[0013]可選的，所述PLC控制器為日本三菱公司的FX2N系列PLC控制器。
[0014]可選的，所述起升機(jī)構(gòu)包括主起升機(jī)構(gòu)和副起升機(jī)構(gòu)，所述運(yùn)行機(jī)構(gòu)包括小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]所述天車控制系統(tǒng)通過變頻器控制起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，使得電機(jī)加減速時(shí)間可調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動(dòng)、軟停止，速度變化平滑，運(yùn)行平穩(wěn)，低速性能穩(wěn)定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的天車的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的天車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的天車控制系統(tǒng)的具體電路結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0020]圖4是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的變頻器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]由于現(xiàn)有的起重機(jī)驅(qū)動(dòng)方案存在諸多問題，為此，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種天車控制系統(tǒng)，通過變頻器控制起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，使得電機(jī)加減速時(shí)間可調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動(dòng)、軟停止，速度變化平滑，運(yùn)行平穩(wěn)，低速性能穩(wěn)定。
[0022]下面結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0023]請參考圖1，為本實(shí)用新型實(shí)施例的天車的結(jié)構(gòu)示意圖，包括兩個(gè)平行的橫梁支撐軌道01，橫跨橫梁支撐軌道01的橫梁02，位于橫梁上的小車03，位于小車03下方的主勾04和副勾05。其中，所述主勾04通過主起升機(jī)構(gòu)電機(jī)進(jìn)行上升或下降的控制，所述副勾05通過副起升機(jī)構(gòu)電機(jī)進(jìn)行上升或下降的控制，所述主起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和副起升機(jī)構(gòu)電機(jī)構(gòu)成了天車控制系統(tǒng)的起升機(jī)構(gòu)電機(jī)。所述小車03通過小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)進(jìn)行前后的移動(dòng)，所述橫梁02通過兩個(gè)橫梁運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)進(jìn)行前后的移動(dòng)，所述小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)和橫梁運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)構(gòu)成了天車控制系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)。
[0024]請一并參考圖2和圖3，圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的天車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的天車控制系統(tǒng)的具體電路結(jié)構(gòu)的示意圖，包括:電源輸入端10、PLC (Programmable Logic Controller,可編程序邏輯控制器)控制器20、若干變頻器30、起升機(jī)構(gòu)電機(jī)40和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)50，所述電源輸入端10與變頻器30相連接，用于將電源輸入端10的電源電壓變頻后輸出；所述PLC控制器20與若干個(gè)變頻器30相連接，分別控制各個(gè)變頻器30的頻率變換；所述變頻器30分別與起升機(jī)構(gòu)電機(jī)40和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)50相連接，利用變頻后的電源電壓控制起升機(jī)構(gòu)電機(jī)40和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)50運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0025]所述電源輸入端10為三相電源，所述三相電源為變頻器30提供電源電壓的輸入。且所述PLC控制器20的電源可以通過所述電源輸入端10提供，也可以通過其他電源提供。
[0026]所述變頻器30的數(shù)量與起升機(jī)構(gòu)的數(shù)量相對應(yīng)，每一個(gè)起升機(jī)構(gòu)電機(jī)40和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)50對應(yīng)一個(gè)變頻器。所述變頻器的變頻模式包括恒壓頻比控制，轉(zhuǎn)差頻率控制，矢量控制，直接轉(zhuǎn)矩控制等，在本實(shí)施例中，所述變頻器采用日本安川公司的CIMR-G5A系列變頻器，且由于不同起升機(jī)構(gòu)對應(yīng)的電機(jī)的額定功率不同，所述CIMR-G5A系列變頻器對應(yīng)的額定功率也不同。在本實(shí)施例中，由于所述起升機(jī)構(gòu)電機(jī)40包括主起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和副起升機(jī)構(gòu)電機(jī)，所述主起升機(jī)構(gòu)電機(jī)與副起升機(jī)構(gòu)電機(jī)分別對應(yīng)一個(gè)變頻器，所述運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)50包括小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)和橫梁運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)和橫梁運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)也分別對應(yīng)一個(gè)變頻器。
[0027]所述變頻器30的具體結(jié)構(gòu)請參考圖4，包括:電壓輸入端311、控制輸入端312、檢測單元33、隔離單元36、整流單元37、濾波單元38、逆變單元39、驅(qū)動(dòng)單元35、微處理單元34和電壓輸出端32，所述電壓輸入端311、隔離單元36、整流單元37、濾波單元38、逆變單元39、電壓輸出端32依次連接，且所述電壓輸入端311、檢測單元33、微處理單元34、驅(qū)動(dòng)單元35和逆變單元39依次連接，且所述控制輸入端312與微處理單元34相連接。
[0028]所述電壓輸入端311與電源輸入端10相連接，將電源輸入端10的電源電壓發(fā)送到變頻器30中。由于交流電的波動(dòng)較大，在本實(shí)施例中，在電壓輸入端311和整流單元37之間設(shè)置隔離單元，所述隔離單元為光耦合器，通過光耦合器對電源電壓完成電-光-電的轉(zhuǎn)換，可以實(shí)現(xiàn)電信號的單向傳輸，具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力，且由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，具有很強(qiáng)的共模抑制能力，可以大大提高信噪比，能有效的滿足變頻器對于輸入輸出隔離的需要。
[0029]所述整流單元37為三相全波整流橋，用于把工頻的外部電源進(jìn)行整流，并給逆變單元提供所需要的直流電源。
[0030]所述濾波單元38對整流單元37輸出的電源電壓進(jìn)行濾波。
[0031]所述逆變單元39為利用六個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路，通過有規(guī)律的控制逆變單元中的主開關(guān)元器件的通與斷，得到任意頻率的三相交流電輸出。
[0032]所述檢測單元33用于檢測變頻器輸入的電源是否過載或過電壓，以防止逆變單元損壞，并將檢測結(jié)果發(fā)送給微處理單元34。
[0033]所述控制輸入端312與PLC控制器20相連接，將PLC控制器20的控制信號發(fā)送到微處理單元34，所述微處理單元34將通過驅(qū)動(dòng)單元35控制主開關(guān)元器件的通與斷，從而得到任意頻率的三相交流電輸出，通過頻率的變化對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。
[0034]所述PLC控制器20為韓國三星公司、日本三菱公司、美國的羅克韋爾自動(dòng)化公司的PLC控制器。在本實(shí)施例中，所述PLC控制器20采用日本三菱公司的FX2N系列PLC控制器。所述PLC控制器20與各個(gè)變頻器30相連接，且所述PLC控制器20可以分別控制不同的起升機(jī)構(gòu)或運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行移動(dòng)
[0035]所述起升機(jī)構(gòu)電機(jī)40和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)50為四極電機(jī)，四級電機(jī)具有最好的功率因數(shù)和最高的工作效率，使能耗降為最低，且四極電機(jī)為高速電機(jī)，高速電機(jī)比低速電機(jī)在電流小、功率因數(shù)高、電纜截面小及電器配置容量小等方面占有優(yōu)勢。盡管減速器傳動(dòng)比增大造成了減速器體積的增大，但由于硬齒減速器的應(yīng)用，新塑耐磨齒輪副及焊接箱體的使用為高速電機(jī)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)造了條件。
[0036]在本實(shí)施例中，所述起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)的調(diào)速比不大于1: 20，且為斷續(xù)工作制，通常接電持續(xù)率在60%以下，所述起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)為普通電機(jī)加獨(dú)立風(fēng)扇，成本較低。在其它實(shí)施例中，當(dāng)所述起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)的調(diào)速比大于I: 20時(shí)，所述起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)為變頻電機(jī)。[0037]需說明的是，本實(shí)用新型的上述各個(gè)模塊均為實(shí)體部件；當(dāng)然，其中的個(gè)別模塊功能可通過軟件實(shí)現(xiàn)，但這不屬于本實(shí)用新型的范疇，其具體實(shí)現(xiàn)方案也與本實(shí)用新型無關(guān)。
[0038]本實(shí)用新型雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本實(shí)用新型技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種天車控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:電源輸入端、PLC控制器、若干變頻器、起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)， 所述電源輸入端與變頻器相連接，用于將電源輸入端的電源電壓變頻后輸出； 所述PLC控制器與若干個(gè)變頻器相連接，分別控制各個(gè)變頻器的頻率變換； 所述變頻器分別與起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)相連接，利用變頻后的電源電壓控制起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的天車控制系統(tǒng)，其特征在于，每一個(gè)起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)對應(yīng)一個(gè)變頻器。
3.如權(quán)利要求1所述的天車控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻器包括:檢測單元、隔離單元、整流單元、濾波單元、逆變單元、驅(qū)動(dòng)單元以及微處理單元，所述隔離單元、整流單元、濾波單元、逆變單元依次連接，所述檢測單元、微處理單元、驅(qū)動(dòng)單元和逆變單元依次連接，且所述隔離單元、檢測單元的另一端與變頻器的輸入端相連接，所述逆變單元的另一端與變頻器的輸出端相連接。
4.如權(quán)利要求3所述的天車控制系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變電路為利用六個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路。
5.如權(quán)利要求3所述的天車控制系統(tǒng)，其特征在于，所述整流電路為三相全波整流橋。
6.如權(quán)利要求1所述的天車控制系統(tǒng)，其特征在于，所述起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)的調(diào)速比不大于1:20。
7.如權(quán)利要求1所述的天車控制系統(tǒng)，其特征在于，所述起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)為四極電機(jī)。
8.如權(quán)利要求1所述的天車控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻器為日本安川公司的CIMR-G5A4系列變頻器。
9.如權(quán)利要求1所述的天車控制系統(tǒng)，其特征在于，所述PLC控制器為日本三菱公司的FX2N系列PLC控制器。
10.如權(quán)利要求1所述的天車控制系統(tǒng)，其特征在于，所述起升機(jī)構(gòu)電機(jī)包括主起升機(jī)構(gòu)電機(jī)和副起升機(jī)構(gòu)電機(jī)，所述運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)包括小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)和橫梁運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)。
【文檔編號】B66C13/30GK203682921SQ201320863008
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】張華芳 申請人:紹興文理學(xué)院