西安西门子中国代理商通讯电缆供应商

西安西门子中国代理商通讯电缆供应商

1  引言
    拉丝机是金属加工行业的主要加工设备之一，主要是将粗线加工成各种规格细线，一般由放线、水冷、收线等部分组成，其中电气传动部份主要由拉线电机和收线电机实现。通过plc来实现拉拔速度设定、操作自动化、生产过程控制、实时闭环控制、自动计米等功能。通过变频器来控制电机的转速。

2  直进式拉丝机变频控制系统
    该直进式拉丝机主要对精轧出来的不锈钢丝进行牵伸，设计的工艺要求为：
    (1) 拉丝速度18m/s；
    (2) 加工品种主要是进线ф6mm→出线ф2mm；
    (3) 停车不能有断头(紧急停车除外)。 
    直进式拉丝机是拉丝机中难控制的一种，由于它是多台电机同时对金属丝进行拉伸，作业的效率很高。不像以前经常遇到的水箱拉丝机和活套式拉丝机，允许金属丝在各道模具之间打滑。由于比较在作业过程中拉断，它对电机的同步性以及动态响应的快速性都有较高的要求。本系统共有6个的转鼓，每个转鼓由一台变频器控制并带械制动装置，和一个收线电机。每个转鼓之间安装有用于检测位置的气缸摆臂，采用位移传感器可以出摆臂的位置，当丝拉得紧的时候，丝会在摆臂的气缸上面产生压力使得摆臂内移。设备外形见图1所示，加工工艺示意图见图2所示。

图1  设备外形图

图2  加工工艺简图

3  控制工艺原理
    该直线式拉丝机控制系统主要分为：点动、联动、加速启动、自动工作和刹车五部分组成。
    (1) 点动：点动分为前转和后转。当踩下点动脚踏开关时，所选控电机以固定的转速运行，使每个转鼓上的线绕紧。
    (2) 联动：联动分为前联和后联。台转鼓没有前联，六台转鼓没有后联，中间四台转鼓前联和后联都有。当踩下前联开关时，所选控电机及之前的电机一起转动绕丝；当踩下后联开关时，所选控电机及之后的电机一起转动绕丝。当联动时，电机以某一固定速度旋转。
    (3) 加速启动：加速启动与联动类似，但没有前后之分，当按下加速按钮时，所选择电机及之前的电机加速启动到设定的速度。
    (4) 自动启动：当把线全部绕到转鼓上时，按下启动按钮，所有电机一起加速启动，通过plc里面的pid来调节各个电机的转速，保在高速运行的状态下不会拉断丝，直到速度达到设定值，收线机也一起运行。当按下停止按钮时，所有电机减速停止。
    (5) 刹车及急停：当停车状态下，为了防止断线，所有转鼓不允许转动。当在运行状态下，如果发生断线，所有的转鼓要立即停止，防止发生意外。

4  控制系统介绍
    控制系统上位机采用和利时ht6600c系列触摸屏，下位机cpu选用和利时lm3109 plc控制器，上、下位机之间通过rs-485进行通讯。通过逻辑编程处理来自触摸屏以及按钮、传感器等信号，控制6台变频器。图3为控制系统配置图。

图3  控制系统配置图

4.1 可编程控制器部分
    本系统采用hollias lm系列plc控制，配置1个cpu模块lm3109、1个16通道数字量输入模块lm3212、1个8通道数字量输出模块lm3222、1个8通道模拟量输入模块lm3313和3个2通道模拟量输出模块lm3320。
    (1) cpu模块：lm3109模块的额定工作电压为ac220v，自带40点i/o，提供24路dc24v输入/16路继电器输出。具有1个rs-232和1个rs-485通讯接口，支持专有协议(仅rs-232)/modbus rtu协议/自由协议。
    (2) 数字量扩展模块：lm3212模块是16路数字量输入处理通道，主要完成数字量信号处理，数字量输入信号的额定工作电压为24vdc。lm3222模块是8路数字量输出处理通道，主要完成触点型数字量的输出处理工作，输出额定负载的电压为24vdc或220vac。
    (3) 模拟量扩展模块：lm3313模块提供8通道模拟量输入通道，输入范围为-10～+10v电压信号和-10～＋20ma电流信号可选，主要完成现场模拟量的输入、采集与处理工作。lm3320模块有2路模拟量输出处理通道，输出范围为0～10v电压信号或0～20ma电流信号，完成模拟量信号的输出工作。
4.2 监控部分
    上位监控部份采用和利时ht6600系列触摸屏，配以软件来完成。触摸屏上可以进行参数设置、电机启停控制和显示转速和故障等信息。

5  结束语
    采用和利时可编程控制器、和利时的触摸屏以及变频器，为直线拉丝机设备提供了机电一体化的系统解决方案，可进行点动、联动和自动控制，提高了拉丝机的自动化程度。同时，控制系统提供非常高的运算速度和控制精度，保证了拉丝的质量，具有很高的性和性能价格比，在保质量的同时，大化地降低生产成本。

    以控制一号风门为例说明本系统工作原理：选择开关sa1选择手动还是遥控控制功能。当选择手动控制时，sa2控制开门和关门。当sa2打到开门状态时，一号风门开到位状态继电器1ka不得电，其常闭点1ka1接通；热继电器2km也不得电，其常闭点2km2也接通；继电器2ka线圈得电，其常开点2ka2闭合，电机正转，开启一号风门；一号风门开到位后，继电器1ka线圈得电，其常闭点1ka1断开，继电器2ka线圈失电，其常开点2ka2断开，电机停止正转，一号风门开到位。
    当sa2打到关门状态时，由于处于考虑，两个风门不能同时关闭，继电器4ka为显示二号风门状态继电器，当二号风门处于关闭状态时，继电器4ka线圈得电，其常闭触点4ka1断开，一号风门无法关闭；当二号风门不处于关闭状态时，继电器4ka失电，其常闭点4ka1接通；一号风门关到位状态继电器3ka不得电，其常闭触点3ka1接通；热继电器1km不得电，其常闭触点1km2接通；继电器5ka的线圈得电，其常开触点闭合，电机反转，一号风门关闭。当一号风门关到位时继电器3ka线圈得电，其常闭点3ka1断开，电机反转停止，一号风门关到位。
    利用plc进行遥控控制工作原理及过程相同。
2.2.2   双电源自动切换电路
    双电源自动切换电路如图4所示。当ⅰ进线柜断电时，断路器qf1也断电，接触器km4的常闭辅助线圈触点就会闭合，使接触器km4内部触点闭合，ⅱ进线柜通过接触器km4与风门电机m1的断路器qf1接通，使风门电机m1正常工作。同理，当ⅱ进线柜断电时，断路器qf2也断电，接触器km1的常闭辅助线圈触点就会闭合，使接触器km1内部触点闭合，ⅰ进线柜通过接触器km1与风门电机m2的断路器qf2接通，使风门电机m2能够正常工作；因此在单个供电电路断电时，双路供电切换装置自动转换，自动实现对双路供电。解决了两个风门在切换时一个风门电机断电，影响两风门正常切换的问题。

图4  双电源自动切换电路

3  风门控制plc程序设计
    风门控制plc程序主要有风门开关控制程序和风门到位指示灯程序。两个风道风门定义为1号风门和2号风门，风门开关控制程序有：1号风门开控制程序，1号风门关控制程序，2号风门开控制程序和2号风门关控制程序。风门到位指示程序有：1号风门开到位指示，1号风门关到位指示，2号风门开到位指示和2号风门关到位指示。
    开1号风门的工作过程：先检查1号门是否处于开到位状态，如果处于开到位则继续检测；若1号风门不处于工到位状态则开启1号风门，并进行1号风门开启指示，直到1号风门开到位时停止，并进行1号风门开到位指示。
    关1号风门的工作过程：先检查1号门是否处于关到位状态，若处于关到位状态，则继续检测；若不处于关到位状态则再检查2号风门是否处于关到位状态，因为两个风门不能同时关闭，故当2号风门处于关到位状态时，要先打开2号风门，2号风门不处于关到位状态时，再关闭1号风门，并进行1号风门关闭指示，直到1号风门关到位时停止，并进行1号风门关到位指示。2号风门的开启与关闭的工作原理相同。

4  结束语
    煤矿风道风门控制过程关键的就是系统的稳定性、有效性和实时性。同时针对我国目前煤矿工人的计算机操作水平，要求控制系统便于操作、易于控制。基于s7-300 plc 和mcgs 的风门控制系统，充分利用现有的工业控制计算机技术，使得本系统具有较高的稳定性和性，plc结合mcgs监控画面和视频画面，使得监控加简单直观。经过在新汶矿务局协庄煤矿的现场调试明，该系统运转良好，操作简单，易维护，具有广泛的应用前景。

1  引言
    水污染是我国城市面临的严重环境问题，它不仅危害人民的身体健康，还抑制了我国经济的发展，破坏了生态平衡，并容易导致水荒的发生。城市污水处理设施的建设是现代化城市经济发展和水资源保护不可缺少的组成部分，工业污水由于成分复杂，有害污染物多，处理难度大，一直是企业发展壮大的瓶颈。为了实现污水处理的过程能在恶劣的环境中(温差大、污水水质水量变化大、电网电压波动大、电气干扰严重)能够连续、稳定、、准确地工作，对控制系统的要求有着比一般的过程控制系统高的要求。
    随着计算机控制技术的发展，可以对污水处理实现日常的信息化管理。针对无锡某工厂污水处理系统，设计一套基于工业以太网和profibus总线的污水处理自控系统，对污水处理过程进行自动控制和远程监视。系统采用模糊pid控制方法，结合了模糊控制方法的动态性能和pid控制算法的稳态性能，由上位机和现场设备构成。

2  污水处理工艺流程
    污水处理工艺流程图如图1。

图1  污水处理工艺流程图

    污水处理是一个复杂的大滞后的生化反应过程，如果通过机理的方法，建立的数学模型是很复杂的，而采用一般的控制方法，大滞后问题又很难被解决。此外，还有加混凝剂和曝气等装置以及污泥的处置单元来收集各个沉淀池的污泥。

3  污水处理控制系统总体方案
    污水处理控制部分由控制室、风机房、污泥处理房构成。控制室里面设置控制的plc和装有wincc组态软件的上位机以及电气控制柜。风机房里面设置一个远程i/o控制站和风机部分的电气柜。污泥处理房设置一个远程i/o控制站和污泥机的电气控制柜。
    如图2所示，系统采用以太网和现场总线混合型结构，现场层的通信采用profibus-dp主/从协议，使用屏蔽双绞线作为传输介质，不同的子网和不同介质之间可通过藕合器或接口模块连接。过程监控层使用以太网协议，通过带有双网卡的plc进行通信协议的转换，一块网卡为profibus-dp网卡(自带)，另一块为以太网卡(cp343-1)。因此，plc作为现场总线中的一个站，又作为以太网上的一个站点，而操作员站计算机和工程师站计算机不作为现场总线网络中的站点。只作为以太网中的节点，此网上的各站点相互之间的数据交换通过以太网进行，而现场的信息也通过以太网从plc的寄存器中读取，控制现场的参数也由以太网送到dp主站plc的寄存器中，再通过主/从协议传送到现场总线中的各从站。

图2  系统通信网络图

    控制室由一台操作站兼工程师站以及一台打印机组成。过程plc控制系统主要选用西门子s7-300的产品。plc的cpu选用cpu315-2dp，它集成了profibus-dp总线的端口，利用这个口实现和远程的两个et200通信。在plc上还配置一块cp343-1的工业以太网卡，还配置一台以太网交换机osm实现与装有wincc的操作站以及公司级的装有pi软件的监视计算机通信。工程师站使用研华(advantech)工控机，配西门子的以太网卡cp1613，以wincc6.0中文版组态软件为开发平台组态的控制系统显示画面。采用基于tcp/ip协议的工业以太网实现上、下位机的通讯，从而实现整个城市污水处理的管、控一体化。

4  控制系统硬件设计
    plc选用西门子公司simatic s7-300的可编程序控制器进行程序控制。cpu选用带有profibus-dp接口的cpu315-2dp，配有et200的远程i/o点。由于这个污水站控制室与风机房和污泥机房都没有过200米，所以当选择传输速率为1.5mbit/s的情况下，选择rs-485中继器即可直接用profibus电缆把它们连接起来。根据工艺的需要和控制要求，本系统需要数字输入量76点，数字输出量44点，模拟输入点24点。考虑到系统的余量，选用西门子的sm321的32点di32*24v数字量输入模块2块，sm321的16点数字量di16*24v输入模块1块；选用sm322的do32*24v数字输出量模块1块，sm322的di16*24v数字量输出模块1块；sm331的8点ai8*12bit模拟量输入模块3块；sm332的2点ao2*12bit模拟量输出模块1块；et200远程i/o模块两个。
    数字输入模块sm321向外提供电源，将位于现场的开关触点的状态经过光电隔离和滤波，将从过程传输来的外部数字信号转化为内部s7-300信号电平。然后送至输入缓冲器等待cpu采样，采样过程是信号经过背板总线进入到输入映像区。数字输出模块将s7-300的内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平。按负载回路使用的电源不同分为:直流输出模块、交流输出模块和交直流两用输出模块。模拟量输入模块sm331用于将模拟量信号转换成cpu内部处理的数字信号，一块sm331模块中的各个通道可以分别使用电流输入和电压输入，并选用不同的量程。有多种分辨率可供选择(9-15位)，我们选择的模块是12位的，分辨率不同转换时间也不同。
    西门子的et200是基于profibus-dp现场总线的分布式i/o，可以与经过认证的非西门子公司生产profibus-dp主站协同运行。全集成自动化概念和step7使et200能与西门子的其它自动化系统协同运行，实现了从硬件配置到共享数据库等所有层次上的集成。

5  控制系统软件设计
5.1 plc程序设计
    plc中的程序分为操作系统和用户程序，操作系统用来实现与特定的控制任务无关的功能，处理plc的启动、刷新输入/输出过程映像表、调用用户程序、处理中断和错误、管理存贮区和处理通信等。用户程序由用户在step7中生成，然后将它下载到cpu。
    以本污水处理系统中的物料混合装置典型控制流程为例，控制顺序如图3所示，用来将粉状的固体物料(粉料)和液体物料(液料)按一定的比例混合在一起，经过一定时间的搅拌后便得到成品。粉料和液料都用电子秤来计量。plc的控制流程如图4所示。

图3  物料混合控制系统顺序功能图

图4  物料混合控制系统的过程分析图

    初始状态时粉料秤秤斗、液料秤秤斗和搅拌器都是空的，它们底部的排料阀关闭；放料仓的放料阀关闭，粉料仓下部的螺旋输送机的电动机和搅拌机的电动机停转；q1.0到q1.4均为0状态。
    plc开机后用ob100将初始步对应的m0.0置为1状态，将其余各步对应的存储器位复位为0状态，并将mw10和mw12中的计数预置值分别送给减计数器c0和c1。
    按下启动按钮i2.0，q1.0变为1状态，螺旋输送机的电动机旋转，粉料进入粉料秤的秤斗；同时q1.1变为1状态，液料仓的放料阀打开，液料进入液料秤的秤斗。电子秤的光电码盘输出与秤斗内物料重量秤正比的脉冲信号。减计数器c0和c1分别对粉料秤和液料秤产生的脉冲计数。粉料脉冲计数值减至0时，其常闭触点闭合，粉料秤的秤斗内的物料等于预置值。q1.0变为0状态，螺旋输送机的电动机停机。液料脉冲计数值减至0时，其常闭触点闭合，液料秤内的物料等于预置值。q1.1变为0状态，关闭液料仓的放料阀。
    计数器的当前值非0时，计数器的输出位为1，反之为0。粉料称量结束后，c0的常闭触点闭合，转换条件满足，粉料秤从步m0.1转换到等待步m0.2，预置值送给c0，为下一次称量做好准备。同样的，液料称量结束后，液料秤从步m0.3转换到等待步m0.4，预置值送给c1。步m0.2和m0.4后面的转换条件“=1”表示转换条件为二进制常数1，即转换条件为二进制常数1，即转换条件总是满足的。因此在两个秤的称量都结束后，m0.2和m0.4同时为活动步，系统将“无条件地”转换到步m0.5，q1.2变为1状态，打开电子秤下部的排料门，两个电子秤开始排料，排料过程用定时器t0定时。同时q1.3变为1状态，搅拌机开始搅拌。t0的定时时间到时排料结束，转换到步m0.6，搅拌机继续搅拌。t1的定时时间到停止搅拌，转换到步m0.7，q1.4变为1状态，搅拌器底部的排料门打开，经过t2的时间后，关闭排料门，一个工作循环结束。
    本系统要求在按了启动按钮i2.0后，能连续不停地工作下去。按了停止按钮i2.1后，并不立即停止运行，要等到当前工艺周期的全部工作完成，成品排放结束后，再从步m0.7返回到初始步m0.0。
5.2 监控界面设计
    利用wincc6.0组态软件开发的的污水处理监控界面包括调节池、厌氧池、a2/o反应池、四沉池、风机及水泵、加药等控制界面。
    以调节池、风机及水泵界面为例，工业污水在调节池中的液位可以实时监测，还可以通过i/o域读取温度，流量及ph值等数据。图6中，可以通过电机的颜色和风机工作状态表观察电机的工作状态，实现手动和自动控制。

6  结束语
    我国持续、快速的经济增长和人民生活质量的提高对环境保护提出高的要求。污水处理作为环保产业的重要内容，在我国已经大力展开，无论在理论上还是在实践上都了很大进展。污水处理过程的分析、优化与控制对从事控制理论研究的研究者而言，是一个新的应用领域，面临诸如多输入多输出、外部干扰因素众多、不确定性强、大滞后、非线性等问题，有待深入研究。

1  引言
    本工程安装2×350mw燃煤机组，飞灰系统包括电气除尘器及省煤器排灰系统，其飞灰处理采用正压浓相气力输送系统，每台炉为一单元。每台锅炉配两台双室四电场静电除尘器，每台静电除尘器设有8个灰斗，其系统出力按燃用设计煤种时排灰量的150%考虑，同时满足燃用校核煤种时排灰量的120%的裕度。每台锅炉设有4个(暂定)省煤器灰斗。静电除尘器和省煤器灰斗下均设有一只插板门、一个灰输送器和相关的阀门，灰斗内的灰由灰输送器收集后通过管道将其输送到设置在烟囱后的贮灰库。
    两台炉共设2座储存粗灰库，公用1座储存细灰库。每座灰库的直径为12m，有效容积为1800m3。在每座灰库下设有两个(或三个)排放口，一路接干灰散装机，用于综合利用，另一路(或两路)接气力输送泵，输送到中转灰库(有效容积500 m3)，然后再由气力输送泵三级输送到终端灰库(有效容积300m3)。在终端灰库灰库下设有加湿搅拌机，灰经加湿搅拌后，运至灰场碾堆放。干灰系统采用自动程序控制。
    为防止库底飞灰板结，设有灰库气化风和电加热系统。每座贮灰库设有一台灰库气化风机，三座灰库公共备用一台灰库气化风机。

2  系统构成
    本系统设操作室、控制室共两间，9台控制柜安放在主控制室，由一台电源柜、主plc控制柜(采用昆腾plc671系列双机热备系统作为系统)和1#i/o站、2#i/o站、3#i/o站组成，该站通过同轴电缆与plc站连接，对灰库区、捞渣系统、空压机所需程控的设备提供控制及反馈，另外在厂外安装3台控制柜，组成#4远程i/o控制柜，对厂外灰库程控所需设备提供控制及反馈，并通过光纤与主plc程控柜建立联络；空压机、冷干机、吸干机由厂内、外电源柜对电除尘区电磁阀箱及空气系统、捞渣系统电动门等设备提供控制用电。通过交换机与plc系统连接。
    系统设上位机两套，安放在操作室，两台计算机分别做为工程师站及操作员站，可对现场设备进行远程控制及监控，包括：电除尘下所有气动阀门；灰库布袋除尘器及分路阀；所有料位计、压力开关及压力变送器空压机系统、捞渣系统电动门控制反馈。空气系统的所有设备及灰库卸料设备则为就地操作，但可在上位机上显示；系统通过各储气罐及孔板后安装的压力变送器、压力开关及发送罐料位计等现场设备实现输灰过程的自动运行。

3  硬件plc特性要点
    (1) lcu应该提供rs-485串行接口方式的，modbus或者modbus plus标准通信规约的接口，以保证方便地与励磁系统的微机调节器、调速系统的微机调速器、微机保护装置、主变冷却器控制装置、闸门控制设备、机组辅助设备控制系统、直流系统、中低压空压机控制箱、检修和渗漏排水泵控制箱、技术供水系统、厂房主通风控制箱、消防技术供水控制箱、调压井蝴蝶阀控制箱等公用设备控制系统进行通信。
    (2) lcu系统中的远程通讯应采用s908 rio确定性通讯规约，通讯速率恒定，不随站点数和距离的增加而衰减，保证远程i/o与本地i/o同步新，以确保控制系统的性和实时性。
    (3) lcu中的plc与工作站之间，采用gb/z19582-3规定的标准工业以太网规约modbus tcp/ip，应用层采用开放的modbus协议。
    (4) 以太网支持i/o扫描方式，能自动识别以太网上各种设备，方便用户实时在线增减设备，方便维护。
    (5) 所有i/o模件与冗余cpu模件属于同一系列同一档次产品。i/o模件的长高尺寸与冗余cpu模件一致，每个分站采用统一的背板，i/o模件均由电源模件通过背板进行供电。采用统一的高速背板总线，背板速率不80mbps。
    (6) cpu模板采用双处理器结构，程序执行和以太网通讯由不同的处理器分担，以保证系统的高度可用性。
    (7) cpu集成lcd屏和键板，以便设置和诊断，随时监控cpu的运行状态。
    (8) cpu上集成以太网通讯、12m的usb标准编程口、modbus plus口和modbus口。
    (9) cpu主频266mhz以上。
    (10) 输出模板支持故障状态预定义，增强系统的性。
    (11) soe精度小于等于1ms，硬件保证。(严格达到1ms精度，gps时钟直接连接到soe模板，对soe模板提供μs级别的对时精度，soe模板支持事件本地缓存，每模板支持事件存储容量4000条以上，以便出现故障时，及时的查找故障原因。)
    (12) 温度采集支持二、三或者四线制连接方式，精度达到0.1℃。
    (13) plc系统的任何模板可位于任何位置，cpu、电源、i/o模板、智能模板和网络通讯模板均支持热插拔，以保系统维护的方便。
    (14) plc编程软件，全中文图形化界面，符合iec61131-3标准，同时提供ld(梯形图)、fbd(功能块图)、st(结构化文本)、sfc(顺序功能图)、il(指令表)等编程语言完成离线功能。

4  系统工艺流程
    每台炉16只发送罐分为3个单元进行控制。一、二单元为共用一根输灰母管。三单元为一管道单元。两条母管允许同时运行。在同一根输灰母管的各单元之间输灰互相锁定，即任一时候只一个单元输送；一个单元输送完毕后，另一单元才开始输送。以一单元 (一电场#1～#4发送罐)为例，

1  引言
    桥式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位。经过几十年的发展，我国桥式起重机制造厂和使用部门在设计、制造工艺，设备使用维修、管理方面，不断积累经验，不断改造，推动了桥式起重机的技术进步。但在实际使用中，结构开裂仍时有发生。究其原因是频繁的负荷作业及过大的机械振动冲击所引起的机械疲劳。因此，除了机械上改进设计外，改善交流电气传动，减少起制动冲击，也是一个很重要的方面。由于传统桥式起重机的电控系统采用转子回路串接电阻进行有级调速，致使机械冲击频繁，振动剧烈，因此，电气控制上采用平滑的无级调速是解决问题的有效手段。

2  桥式起重机的工艺要求
2.1 桥式起重机的主要技术参数
    (1) 起重机：15/3t
    (2) 工作速度：
    ●起升速度：8～20m/min；
    ●小车速度：30～50m/min；
    ●大车速度：80～120m/min。
2.2 提升机构与移动机构对电气控制的要求
    为了提高起重机的生产率和生产，对起重机提升机构电力拖动自动控制提出如下要求：
    (1) 具有合适的升降速度，空钩能快速升降，轻载提升速度应大于额定负载的提升速度。
    (2) 具有一定的调速范围，普通起重机调速范围为3:1，对要求较高的起重机，调速范围可达(5～10):1。
    (3) 适当的低速区，提升重物开始或下降重物到预定位置附近，都需要低速。为此，在30%额定速度内应分成几档，以便灵活操作。高速向低渡应逐级减速，保持稳定运行。
    (4) 提升的档为预备档，用以传动间隙，将钢丝张紧，避免过大的机械冲击。但预备级的起动转矩不能大，一般限制在额定转矩的一半以下。
    (5) 负载放下时，依据负载大小，拖动电动机可以是电机状态、倒拉反接制动状态与再电制动状态。
    (6) 为了，械抱闸的机械制动，以减轻机械抱闸的负担。不允许只有电气制动而无机械制动，不然发生电源事故停电时，在无制动力矩作用下，重物将自由下落，造成设备或人身事故。
    大车运行机构与小车运行机构对电力拖动自动控制的要求比较简单，只要有一定的调速范围，分几档进行控制即可。为实现准确停车，应采取制动停车。
2.3 起重机数字化控制系统的简述
    该系统通过主令控制器给定plc的速度信号来对整个系统进行调速，桥式起重机大车、小车、主钩、副钩电动机都需立运行，大车为两台电动机同时拖动，所以整个系统有5台电动机，4台变频器，并由1台plc分别加以控制。
    可编程序控制器：完成系统逻辑控制部分控制电动机的正、反转调速等控制信号进入plc，plc经处理后，向变频器发出起停、调速等信号，使电动机工作，是系统的。
    变频器：为电动机提供可变频率的电源，实现电动机的调速。
    制动电阻：起重机放下重物时，由于重力加速度的原因电动机将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到变频器直流电路中，使直流电压不断上升，甚至达到危险的地步。因此，将再生到直流电路里的能量消耗掉，使直流电压保持在允许范围内。制动电阻就是用来消耗这部分能量的。

3  系统设备的选用
3.1 电机的选择
    起重机提升和运行机构的调速比一般不大于1:20，且为断续工作制，通常接电持续在60%以上，负载多为大惯量系统。严格意义上的变频电机，转动惯量较小，响应速度较快，可工作在比额定转速高出很多的工况条件下，这些特性均非起重机的特定要求。普通电机与变频电机在不连续工作状态下特性基本一致；在连续工作时考虑到冷却效果限制了普通电机转矩应用值，普通电机仅在连续工作时的变频驱动特性比变频电机稍差。
    普通变频器在调度比为1:20的范围内确保起重机上普通电机有150％的过载力矩值。此外起重机电机多用于大惯量短时工作制，通常不工作时间大于或略小于工作时间。电机在起动过程中可承受2.5倍额定电流值，因此高频引起的1.1倍电流值可不予考虑。但若电机要求在整个工作周期内在大于1:4的速比下持续运行则采用风冷式电机。
    作为提升机构的电机选用适合频繁起动、转动惯量小、起动转矩大的变频用电机。目前，国外以四电机作变频电机数。电机功率为：

    式中p——功率，kw；
    w——额定起重量(小幅度时)＋吊钓重量＋钢丝绳重量，n；
    v——提开速度，m/s；
    η——机械效率。
    用变频器驱动异步电动机时，由于变频器的换向冲击电压及开关元件瞬间的开闭而产生冲击电压(浪涌电压)引起电机绝缘恶化，对电压型pwm变频器应尽量缩短变频器与电机间接线距离或者考虑加入阻尼回路(滤波器)。
    电动机功率的选择，根据生产的需求来决定。一般来说，起重机用电动机比一般工业生产机械所用的电动机的功率大10%左右。
电动机的选择取决于下面两个主要条件：
    (1) 发热。电动机在工作时，一方面将电能转变为机械能而作功，另一方面由于电动机绕组本身的阻抗要消耗一部分电能转变成热能，使电动机的温度升高。电动机由于受体积结构等的限制，内部绝缘材料的耐热能力很差，易造成老化。当温度过电动机所允许的限度时，绝缘能力被破坏，电动机将烧毁。电动机铭牌上都规定有电动机的温升，它指的是电动机在额定负载下运行时，定子发热后的允许温升与周围环境温度之差。
    (2)过载能力。各种电动机都有一定的过载能力。交流电动的过载能力tm是大转矩m与额定转矩mc的比值，即一般起重机用的交流异步电动机的过载能力为2.5～3.3。交流电动机的过载能力为：

    式中，imax——电动机允许的大电流值；
    ic——电动机的额定电流值。
    各种电动机的过载能力可从设计手册中查得。
    电动机因过载而发生温升需要有一段时间，从发热方面来说，容许有短时的过载。但就过载能力而言，即使在很短时间内也是允许的。所以发热和过载能力同时考虑。
    桥式起重机的电气传动系统有大车电动机两台、小车动机一台、15吨大钩、3吨小钩提升电动机各一台，这次设计总的思路是用4台变额器来控制5台电机

3.2 plc的选型
3.2.1 在选择plc时的注意要点
    (1) 根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度；
    (2) 对i/o点数和i/o点的类型(数字量、模拟量等)统计；
    (3) 适当进行内存容量估计的基础上，确定留有适当的余量而不浪费资源的机型(小、中、大形机器)；
    (4) 结合市场情况，考察plc生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定价格性能比较好的plc机型。在plc实际应用中，是以其为控制组成电气控制系统，实现对生产、工业过程的控制。
3.2.2 选型时的注意事项
    (1) 在plc选型时主要是根据所需功能和容量进行选择，并考虑维护的方便性，备件的通用性，是否易于扩展，有无特殊功能要求等。
    (2) plc输入/输出点确定：i/o点数选择时要留出10%～15%的余量。
    (3) plc储存容量：系统有模拟量信号存在或进行大量数据处理时容量选择大一些。
    (4) 储存时间、维持时间：一般储存期保持1～3年(与使用次数有关)。若要长期或断电保持应选用eeprom储存(不需备用电源)，也可选外用储存卡盒。
    (5) plc的扩展：可通过增加扩展模块，扩展单元与主单元连接的方式。扩展模块有输入单元、输出单元，输入/输出一体单元。扩展部分出主单元驱动能力时应选用带电源的扩展模块或另外加电源模块给予支持。
    (6) plc的联网：plc的联网方式分为plc与计算机联网和plc之间互联网两种。与计算机联网可通过rs-232c接口直接连接，rs-422+rs-232c。一台计算机与多台plc联网，可通过采用通讯处理器，网络适配器等方式进行连接，连接介质为双绞线或光缆；plc之间互联时可通过通讯电缆直接连接，通讯板卡或模块+数据线连接等方式。
    (7) 不要将交流电源线接到输入端子上，以免烧坏plc。
    (8) 充分合理利用软、硬件资源。
    (9) 不参与控制循环前已经投入的指令可不接入plc。
    (10) 多重指令空闲等待一个任务时，可在plc外部将它们并联后再接入一个输入点。
    (11) 尽量利用plc内部功能软件，充分调用中间状态，使程序具有完整连贯性，易于开发。同时也能减少硬件投入，降。
    (12) 条件允许的情况下立每一路输出，便于控制和检查，也保护其它输出回路；当一个输出点出现故障时只会导致相应输出回路失控。
    (13) 输出若为正/反向控制的负载，不仅要从plc内部程序上联锁，并要在plc外部采取措施，防止负载在两方向动作。
    (14) plc紧急停止应使用外部开关切断，以确保。
3.2.3 plc型号的确定
    本设计应用了德国西门子公司simatic s7-300系列的plc进行控制。由于它有强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥其作用。设计中应用的i/o端子数分别是：输入点数为56个，输出点数为39个；根据要求选用的模块如表2所示。

表2  plc模块的型号

3.3 主令控制器的选用
    主令控制器主要用于要求按一定顺序频繁操纵的控制线路中，如绕线电动机按顺序切除转子附加电阻，也可实现与其它控制线路联锁、转换的目的。它的结构与转换开关有些类似，也是通过手柄操作凸轮，使触点按规定的接通表闭合或断开电路，但其触点对数较多。主令控制器的触点没有灭弧装置，使触点分断能力只比按钮稍大。
    有触点的主令控制器有两种：一种是凸轮可以调整，另一种是凸轮不能调整。有触点的主令控制器，对电路输出的是开关量主令信号；无触点的主令控制器(又称无级主令控制器)，对电路输出的是模拟量主令信号；无触点主令控制器的内部是一个自整角机，其转子由操作手柄带动。
    本系统选用的主令控制器的型号是lk5-052/2-1003。特点：lk5系列主令控制器适用于交流50hz电压至380v及直流电压至440v的电路中，主要用于各类型电力驱动装置的遥远控制，可以控制需要较制电路的联锁与转换装置，适合于频繁操作任务。但它不适用于有化学活跃性，易燃气体及充满灰尘以及非常潮湿的场所。它的手柄在各操作位置时，各触点闭合或断开情况用表3来表示，表中“ⅹ”处代表触点在该位置上闭合，空格代表触点处于断开状态。

表3  主令控制器触点接通表(lk5-052/2-1003型)

4  结束语
    桥式起重机变频调速技术具有节能、减少机械磨损、启动性能好等优点。
    本文主要研究的是起重机数字化控制系统的设计，通过用主令控制器给定plc控制信号，该信号分别控制大车、小车、主钩、副钩的速度档和行走方向，从而控制电机的方向和转速，在变频器的输入端设定3个速度信号端子，然后通过plc编程控制来实现。
    采用plc来控制，具有和灵活的切换逻辑功能。plc与变频器两者的结合应用于桥式起重机控制系统中，具有很好的实用和显著的经济效益。