塔機變幅機構(gòu)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種塔機變幅機構(gòu)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，塔式起重機的變幅機構(gòu)是為塔機吊載行為改變作業(yè)半徑(變幅)提供水平運動動力的傳動裝置，該裝置主要由電機、減速箱、卷筒、以及變幅控制系統(tǒng)等構(gòu)成，由于塔機變幅范圍大(通常0-50/60米)、運行速度快，在變幅過程中對吊重產(chǎn)生的沖擊比較大；就塔機變幅機構(gòu)的調(diào)速控制技術(shù)而言，變幅機構(gòu)多采用自耦變壓器分檔帶動雙速或三速電機來實現(xiàn)變幅機構(gòu)調(diào)速，這些調(diào)速方式均不能實現(xiàn)平滑調(diào)速，且對傳動機構(gòu)沖擊較大，由于上述調(diào)速方式屬全功率調(diào)速，會造成設(shè)備運行能耗大、可靠性降低、故障率升高、維護成本增高、維護困難等問題。為了克服這些問題，現(xiàn)有技術(shù)中也有采用更先進的變頻調(diào)速技術(shù)的，但其變幅電機調(diào)速多采用檔位控制方式，設(shè)定檔位頻率，采用檔位給定的頻率來實現(xiàn)梯級變頻的效果，檔位間速度是階梯性的，無法實現(xiàn)變幅電機的平滑無級調(diào)速。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明提供了一種塔機變幅機構(gòu)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)及控制方法，采用電流控制無級調(diào)速方式，使塔機變幅機構(gòu)在司機操控下，可以平滑地從零速穩(wěn)定地升到最高速度，從最高速度到零速調(diào)整也相同，這樣就提高了塔機的整機工作效率和工作穩(wěn)定性。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種塔機變幅機構(gòu)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，包括聯(lián)動臺、限位信號采集裝置、P LC控制器和變頻器；其中:所述限位信號采集裝置、變頻器分別與PLC控制器相連，所述變頻器分別與聯(lián)動臺和變幅機構(gòu)的變幅電機連接，所述聯(lián)動臺、變頻器、變幅機構(gòu)的變幅電機、減速機和滾筒構(gòu)成一個順控回路。
[0005]進一步地，所述聯(lián)動臺還設(shè)置有電流調(diào)速模塊，用于將聯(lián)動臺的手柄位置信息轉(zhuǎn)換為4_20mA的電流信號，通過變頻器模擬量輸入端進入變頻器，變頻器編碼分別對應輸出0-50Hz之間的不同頻率。
[0006]進一步地，在PLC控制器和變頻器之間通過低速電阻回路開關(guān)并聯(lián)有低速電阻支路。
[0007]本發(fā)明還提供了一種塔機變幅機構(gòu)變頻調(diào)速控制方法，包括如下步驟:
[0008]步驟一、限位信號采集裝置將采集到的限位信號傳送給PLC控制器；
[0009]步驟二、PLC控制器進行判斷并根據(jù)不同的判斷結(jié)果發(fā)出不同的控制信號給變頻器，使變頻器帶動變幅電機執(zhí)行向前或者向后動作:
[0010](1)當?shù)蹉^水平位置位于大幅遠端區(qū)或小幅近端區(qū)時，則PLC發(fā)出信號使低速電阻回路開關(guān)接通并聯(lián)電阻支路，從而使進入變頻器模擬量控制回路的電流按照并聯(lián)分流的阻流關(guān)系減少，使變幅電機的轉(zhuǎn)速降低；
[0011](2)當?shù)蹉^水平位置位于大幅遠端限位區(qū)且變幅電機正處于向前運行狀態(tài)時，則PLC發(fā)出信號向前輸出點切斷輸出，從而使變頻器的正轉(zhuǎn)方向輸入切斷，變頻器停止運行，變頻器輸出控制的變幅電機停止運轉(zhuǎn)；當?shù)蹉^水平位置位于小幅近端限位區(qū)且變幅電機正處于向后狀態(tài)時，則PLC發(fā)出信號向后輸出點切斷輸出，從而使變頻器的反轉(zhuǎn)方向輸入切斷，變頻器停止運行，變頻器輸出控制的變幅電機停止運轉(zhuǎn)；
[0012](3)當?shù)踔叵蚯斑\行過程中，力矩逐漸增加，觸發(fā)力矩減速限位時，則PLC發(fā)出信號使低速電阻回路開關(guān)接通并聯(lián)電阻支路，從而使進入變頻器模擬量控制回路的電流按照并聯(lián)分流的阻流關(guān)系減少，使變幅電機的轉(zhuǎn)速降低；
[0013](4)當力矩超過塔機載荷特性曲線的最大值時，則PLC發(fā)出信號使向前輸出點切斷輸出，變頻器向前方向輸入切斷，變頻器停止運行，變頻器輸出控制的變幅電機向前運行停止。
[0014]進一步地，當?shù)蹉^水平位置距離大幅遠端區(qū)或小幅近端區(qū)不足一米且變幅電機的速度為高速狀態(tài)時，則PLC發(fā)出信號使低速電阻回路開關(guān)接通并聯(lián)電阻支路，從而使進入變頻器模擬量控制回路的電流按照并聯(lián)分流的阻流關(guān)系減少，使變幅電機的轉(zhuǎn)速降低。
[0015]進一步地，當?shù)蹉^水平位置距離力矩超過塔機載荷特性曲線的最大值不足一米且變幅電機的速度為高速狀態(tài)時，則PLC發(fā)出信號使低速電阻回路開關(guān)接通并聯(lián)電阻支路，從而使進入變頻器模擬量控制回路的電流按照并聯(lián)分流的阻流關(guān)系減少，使變幅電機的轉(zhuǎn)速降低。
[0016]進一步地，所述變頻器對變幅電機的變速控制方法為:當變幅電機的實際轉(zhuǎn)速低于聯(lián)動臺手柄位置決定的預期速度時，變頻器繼續(xù)增加頻率輸出，使變幅電機的實際轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加；最終當變幅電機的實際轉(zhuǎn)速和聯(lián)動臺手柄位置決定的預期速度一致時，變頻器頻率輸出穩(wěn)定并保持；并且這種保持的頻率和聯(lián)動臺手柄的位置是吻合的。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:
[0018]1、聯(lián)動臺控制手柄位置決定輸出電流的大小，并直接控制變頻器頻率輸出。
[0019]2、電源輸入后經(jīng)變頻器頻率可以按照要求改變。
[0020]3、無級調(diào)速:增加調(diào)速的平滑性，增大調(diào)速范圍，調(diào)速精度高，效率快；變速平穩(wěn)、無沖擊，可以大大改善變幅機構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的使用情況，提高了塔機的運行安全性。
[0021 ] 4、啟動電流低、變速時電流變化不大，對工地電網(wǎng)沖擊小，減輕了用戶電網(wǎng)擴容的負擔，節(jié)電效果明顯。
[0022]5、易于實現(xiàn)過程自動化控制。
[0023]6、可選擇設(shè)定調(diào)速范圍，提高了塔機的工作效率，節(jié)能的調(diào)速方式，減少了系統(tǒng)運行能耗。
[0024]7、零速抱閘，并且可以減少對制動器的磨損。
[0025]8、變幅機構(gòu)采用電流控制的變頻調(diào)速可以設(shè)定比較低的就位速度，用于精確吊裝。
【附圖說明】
[0026]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0027]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028]—種塔機變幅機構(gòu)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括:聯(lián)動臺1、限位信號采集裝置2、P LC控制器3、變頻器4、變幅電機5、減速機6、滾筒7 ;其中:
[0029]限位信號采集裝置2、變頻器4分別與PLC控制器3相連，聯(lián)動臺1、變頻器4、變幅電機5、減速機6、滾筒7構(gòu)成一個順控回路；變幅電機5、減速機6、滾筒7為變幅機構(gòu)。
[0030]所述限位信號采集裝置2是塔機設(shè)備運行過程中用于采集塔機機構(gòu)運行狀態(tài)的行程及極限限位保護的行程限位開關(guān)信號的裝置；其構(gòu)成包括:帶連軸器的齒輪系，凸輪組，行程開關(guān)；通過齒輪系的變比關(guān)系把被控制對象的運行行程情況反饋到凸輪運轉(zhuǎn)上，用凸輪的轉(zhuǎn)動位置撞擊行程開關(guān)，行程開關(guān)觸點動作(開或閉)傳遞信號給控制器；其工作原理是:將限位信號采集裝置安裝在預先安排的位置，當裝于起重機械運動部件上或因受力發(fā)生形變運動的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程限位開關(guān)的觸點動作，實現(xiàn)電路的切換。因此，限位信號采集裝置是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。限位開關(guān)廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。在塔機的變幅控制電路中，用限位信號采集裝置輸入PLC，經(jīng)PLC的邏輯運算控制輸出回路來控制變頻器輸出，進而改變變幅機構(gòu)電機的速度，達到對變幅機構(gòu)的向前、向后限位保護作用和安全運行作用。
[0031]所述聯(lián)動臺1還設(shè)置有電流調(diào)速模塊，用于將聯(lián)動臺的手柄位置信息轉(zhuǎn)換為4-20mA的電流信號，通過變頻器模擬量輸入端進入變頻器，變頻器編碼分別對應輸出0-50HZ之間的不同頻率，從而使變頻器帶動變幅電機運轉(zhuǎn)，變幅電機執(zhí)行向前或者向后動作，實現(xiàn)變幅電機的無級變速。
[0032]聯(lián)動臺手柄位置決定的電流調(diào)速模塊的輸出電流進入到變頻器的模擬量輸入端產(chǎn)生速度大小信號，即手柄位置決定的預期速度(此預期速度由司機操作人員根據(jù)現(xiàn)場情況需要操作聯(lián)動臺手柄位置決定)；當變幅電機的實際轉(zhuǎn)速低于手柄位置決定的預期速度時，變頻器繼續(xù)增加頻率輸出，使變幅電機的實際轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加；最終當變幅電機的實際轉(zhuǎn)速和手柄位置決定的預期速度一致時，變頻器頻率輸出穩(wěn)定并保持；并且這種保持的頻率和聯(lián)動臺手柄的位置是吻合的。當PLC3檢測到向前或者向后的方向指令時，結(jié)合限位信號采集裝置2采集到的限位信號進行綜合判斷，PLC3向變頻器4發(fā)出向前或者向后信號，變頻器4帶動變幅電機5，由變幅電機5執(zhí)行向前或者向后動作，這就是變幅機構(gòu)系統(tǒng)的順控過程。
[0033