基于PLC控制的小型貨物升降機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

　　1  引言

　　傳統(tǒng)的升降機(jī)普遍采用交流繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式，電阻的投切用繼電器—接觸器控制，這種控制方式的缺陷明顯，不但制動(dòng)和調(diào)速換檔時(shí)機(jī)械沖擊大，調(diào)速性能差，外接電阻能耗大，而且接線(xiàn)復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)故障，安全性差。

　　采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的鼠籠式電動(dòng)機(jī)，并利用PLC及變頻器對(duì)升降機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，可實(shí)現(xiàn)升降機(jī)電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)和軟制動(dòng)，即起動(dòng)時(shí)緩慢升速，制動(dòng)時(shí)緩慢停車(chē)，還可實(shí)現(xiàn)多檔速度的程序控制，讓中間的升降過(guò)程加快，貨物上下傳輸快速、平穩(wěn)、安全。

　　2  小型貨物升降機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

　　升降機(jī)的升降過(guò)程是利用電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)卷繞鋼絲繩帶動(dòng)吊籠上下運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。小型貨物升降機(jī)一般由電動(dòng)機(jī)、滑輪、鋼絲繩、吊籠以及各種主令電器等組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。SQ1~ SQ4 可以是行程開(kāi)關(guān)，也可以是接近開(kāi)關(guān)，用于位置檢測(cè)，起限位作用。

圖1  升降機(jī)結(jié)構(gòu)圖

　　1. 吊籠   2. 滑輪   3. 卷筒   4.電動(dòng)機(jī)

　　5.SQ1~ SQ4  限位開(kāi)關(guān)

　　3  PLC和變頻器控制的調(diào)速系統(tǒng)

　　3.1  多檔速度控制

　　根據(jù)吊籠在升降過(guò)程中，要求有一個(gè)由慢到快然后再由快到慢的過(guò)程，即起動(dòng)時(shí)緩慢升速，達(dá)到一定速度后快速運(yùn)行，當(dāng)接近終點(diǎn)時(shí)，先減速再緩慢停車(chē)，為此將圖1中的升降過(guò)程劃分為三個(gè)行程區(qū)間，各區(qū)間段的升降速度如圖2所示。按下提升起動(dòng)按鈕SB2（或下降按鈕SB3），吊籠以較低的一速速度平穩(wěn)起動(dòng)，運(yùn)行到預(yù)定位置時(shí)，以二速速度快速運(yùn)行，等再到達(dá)預(yù)定位置時(shí)，以一速實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)停車(chē)。

圖2  升降機(jī)升降速度圖

　　3.2  系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

　　升降機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由三菱FX2N—32MR可編程控制器、三墾SAMCO—i 變頻器、三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)組成。系統(tǒng)的硬件接線(xiàn)如圖3所示。

圖3  系統(tǒng)的硬件接線(xiàn)

　　PLC控制一方面代替繼電線(xiàn)路，另一方面，對(duì)于系統(tǒng)所要求的提升和下降、以及由限位開(kāi)關(guān)獲取吊籠運(yùn)行的位置信息，通過(guò)PLC內(nèi)部程序的處理后，在Y0~Y2 端輸出相應(yīng)的“0”、“1”信號(hào)來(lái)控制變頻器輸入端子2DF、FR、RR的狀態(tài)，使變頻器及時(shí)按圖2所示輸出相應(yīng)的頻率，從而控制升降機(jī)的運(yùn)行特性。速度檔由2DF選擇，每檔速度的大小則通過(guò)對(duì)變頻器進(jìn)行功能預(yù)置設(shè)定，再通過(guò)PLC的程序來(lái)控制頻率切換。當(dāng)PLC輸出端Y0Y1Y2的狀態(tài)為“010”時(shí)，變頻器輸出一速頻率，升降機(jī)以10HZ對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)為“110”狀態(tài)時(shí)，變頻器輸出二速頻率，升降機(jī)以30HZ對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速上升；相應(yīng)的，當(dāng)Y0Y1Y2的狀態(tài)為“001”、“101”時(shí)，升降機(jī)分別以10HZ、30HZ對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速下降。

　　圖中QF為斷路器，具有隔離、過(guò)電流、欠電壓等保護(hù)作用。急停按鈕SB1、上升按鈕SB2、下降按鈕SB3根據(jù)操作方便可安裝在底部和頂部，或者兩地都安裝，操作時(shí)，只需按下SB2或SB3，系統(tǒng)就可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)程序控制。

　　3.3  SAMCO—i 變頻器主要功能指令設(shè)定

　　Cd000=1 ； 選擇變頻器監(jiān)視器顯示頻率（HZ）

　　Cd001=1 ； 選擇外部端子信號(hào)作為變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)指令

　　Cd002=1 ； 選擇由操作面板設(shè)定變頻器1速頻率

　　Cd007=30 ；變頻器上限頻率為30HZ

　　Cd029=10 ；變頻器一速頻率為10HZ

　　Cd030=30 ；變頻器二速頻率為30HZ

　　Cd049=5 ； 使用制動(dòng)電阻

　　Cd050=1 ； 電機(jī)可以正反轉(zhuǎn)

　　3.4  PLC梯形圖

　　當(dāng)?shù)趸\在底部位置，且SQ1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合時(shí)，按下SB2 ， 電動(dòng)機(jī)以一速緩慢上升，到達(dá)SQ2 、SQ3位置時(shí)，依此以快速、慢速上升。下降時(shí)與此類(lèi)似，當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，按下SB1 ，升降機(jī)會(huì)停在任意位置。

　　4   結(jié)束語(yǔ)

　　以PLC和變頻器控制的調(diào)速方式取代原來(lái)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式，具有加、減速平穩(wěn)，運(yùn)行可靠，大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于建筑施工、倉(cāng)庫(kù)、酒樓餐飲業(yè)等貨物的上下傳輸系統(tǒng)中。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 王廷才，王偉. 變頻器原理及應(yīng)用[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

　　[2] 熊永超，陶勇. PLC在小型貨物升降機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 煤礦機(jī)械，2006,4:681~683

　　[3] 三菱FX2N可編程控制器手冊(cè)[Z].

　　[4] SAMCO—i變頻器使用手冊(cè)[Z].