abb变频器在行车上的技术应用
摘 要 本文以梅山钢铁公司炼钢厂35号行车为例，桥式起重机在钢铁制作工艺当中起着至关重要的作用，桥式起重机控制系统是以PLC作为控制核心，运用变频器进行调速达到控制物体起升降落和托运。梅山公司在ABB变频器所采用ACS800型号采用直接转矩控制方式以达到系统的稳定，可靠以及实用性。当行车在静止状态时，ABB采取机械零速制动控制以达到相对零速，减小冲击力。变频调速环节主起升控制系统里的运用主从控制系统达到在零速也就是制动时实现快速机械制动，从而保护变频器并实现多台电机的平均分配，DTC控制实现精确力矩控制，确保系统的高效连续稳定的运行。 重点对于ABB变频器在起重机中大小车部分的水平机构做了研究，了解到整个系统构成以及各个机构组成，相互之间需要怎样的协作才能达到起升运输功能，编写了大车的相关程序，起重机在整体结构搭建应怎么选取，驱动方式如何选择更加利于行车，变频器容量、制动电阻怎么选取才能提高整体性能，最终对所选变频器进行启动观察，得到本次ABB变频器在行车不光从效益还是性能提高上都有益，变频调速更是解决了行车中对电流的精确控制，电平波动的干扰，功率过低造成的隐患。
目 录
引言 3
第一章 桥式起重机控制系统 4
1.1 控制系统构成 4
1.1.1 可编程序控制器：完成系统的逻辑控制部分 5
1.1.2 Profibus 现场总线 5
1.1.3 变频调速系统 5
1.2 PLC程序设计 5
第二章 ABB变频器对行车的控制方式及选取要求 6
2.1直接转矩控制 6
2.2 机械零速制动控制 6
2.3 变频器容量的选择 7
2.4 变频器制动装置中电阻选择 7
2.4.1 制动单元原理 7
2.4.2 制动电阻原理 7
2.4.3 制动单元+电阻 8
2.4.4 选择电阻 8
第三章 变频调速 9
3.1 控制系统介绍 9
3.2 主从控制系统 9
3.3 变频调速的工作原理 11
第四章 桥式起重机起升机构 11
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4.1 系统配置 11
4.2 起升机构 11
4.2.1 小车运行机构 12
4.2.2 桥架 13
4.3 桥式起重机起升机构 14
4.3.1 起升结构的组成 14
第五章 ABB变频器选取 16
5.1 ABB变频器的选取 16
5.2 变频器的安装 17
第六章 变频器及电机的启动调试 19
6.1 变频器的启动 19
6.1.1 启动原理 19
6.1.2 启动优点 19
6.2 变频器的调试 19
6.2.1 变频器的空载通电验 20
6.2.2 变频器带电运行操作 20
6.3 变频器的检查 20
6.3.1 日常检查 21
6.3.2 定期检查 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 23
附录A 24
附录B 25
附录C 25
引言
ABB变频器在当今工业制造已经广泛运用，而ACS800系列的变频器由于其众多优势，已经在工业生产中受到极力热捧。在其面世的这些年来，ACS800深入到我国电力，化工，钢铁冶炼以及交通运输等行业中，这系列的变频器以先进、可靠、高效、节能，还有珍贵的宁静注重环保介绍噪音冷暖空调，安装方便，使用灵活，采取的转矩的直接控制更加能避免误跳闸，电网闪落跨越以及生产中断。机械零速制动也能对设备进行更好的保护。
起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械，也称吊车。而在钢铁制作中采取的是桥式起重机，又称行车。起重设备有的工作特点是做间歇性运动，在一个工作循环当中取料、运输、装卸等动作的相应机构是交替工作的，起重机在市场上的发展和使用越来越广泛。
在钢铁冶炼过程中，由于其作业环境恶劣，运输过程较为复杂危险，工作难度高，起重机的主副起升以及大小车变频调速不断改变，在其他方面与各类行业起重机的变频调速没太多的差异。所以，考虑到这些因素，在选取变频器的时候采用ABB变频器（ACS800变频器）主从控制和直接转矩控制（DTC）的系统，选择机械零速制动系统来保护设备，减少磨损。在这种系统下运行的起重机的运行特性得到较好的改善，以此来更加完美的完成起重机的种种作业任务，实践结果和理想当中并无太多出入，十分令人满意。
第一章 桥式起重机控制系统
桥式起重机是目前应用十分广泛的一种起重搬运吊装设备，通常分为三个基本机构：用于提升重物的起升机构、用于移动重物的横向移动机构（即桥式起重机的小车运行机构）和用于移动重物的纵向移动机构（即桥式起重机的大车运行机构），如图1 所示。
图1 桥式起重机结构
起升机构 2.小车运行机构 3.大车运行机构
其中，起升机构是通过控制三相异步电动机的正反转，经过联轴器和减速器带动绕有钢丝绳的卷筒，使吊钩升降。两个平移机构，也分别是通过控制三相异步电动机的正反转，经过联轴器和减速器带动车轮转动。
1.1 控制系统构成
以PLC作为整个控制系统的核心，并选取的是西门子S7300系列的PLC，变频器选取ABB ACS800系列。在PLC的输入模块获取工作时的状态信号，并采集获取主令控制器、操作按钮等发出的指令，通过先前自身编辑好的PLC程序来实现对相应信号的控制，再由中央处理器通过输出模块和Profibus总线控制等机构接触器和变频器，控制制动器、风机以及电动机等实现各个机构的相应动作以达到控制要求，如图2 所示。
图2 桥式起重机控制结构
1.1.1 可编程序控制器：完成系统的逻辑控制部分
操作三相异步电动机的正反转以及调速使信号进入PLC程序，后经过处理传输到变频器，由变频器做出指令来达到相应的起升，平移，调速等信号，PLC控制的变频器在桥式起重机中占据核心位置。PLC主要包括硬件系统和软件系统。硬件系统由中央处理器、存储器、输入单元和输出单元组成。软件系统由系统程序、组态信息和用户程序组成。
1.1.2 Profibus 现场总线
Profibus，是一种国际化、开放式、不依赖于设备生厂商的现场总线标准。在启动时所有连接到总线的装置通过Profibus被改成相同的速度，其被广泛使用在各类产业自动化生产领域中。它运用于自动化监控，大大提高了工厂的自动化综合能力。本次研究对象中，是在梅山钢铁公司冶钢厂行车上，所以使用S7300，以达到对整个系统的智能化监控。
1.1.3 变频调速系统
桥式起重机变频调速方式在起升机处采用闭环的矢量控制方式，平移处采用开环的V/f控制方式。系统构成中的传动机构由起升机构、大车移动机构、小车移动机构、控制机构等组成。桥式起重机主要有四个功能：大车左右移动、小车前后移动、抓斗升降和抓斗开阔。这些均由电机驱动，大车移动用两台异步电动机驱动，小车移动、抓斗升降、抓斗开阔均由一台异步电动机驱动。桥式起重机的起升机构是最为核心的机构，驱动电动机采用变频异步电动机，因为主副起升机构不是同时工作，因此主副起升机构共用一套变频器。
目 录
引言 3
第一章 桥式起重机控制系统 4
1.1 控制系统构成 4
1.1.1 可编程序控制器：完成系统的逻辑控制部分 5
1.1.2 Profibus 现场总线 5
1.1.3 变频调速系统 5
1.2 PLC程序设计 5
第二章 ABB变频器对行车的控制方式及选取要求 6
2.1直接转矩控制 6
2.2 机械零速制动控制 6
2.3 变频器容量的选择 7
2.4 变频器制动装置中电阻选择 7
2.4.1 制动单元原理 7
2.4.2 制动电阻原理 7
2.4.3 制动单元+电阻 8
2.4.4 选择电阻 8
第三章 变频调速 9
3.1 控制系统介绍 9
3.2 主从控制系统 9
3.3 变频调速的工作原理 11
第四章 桥式起重机起升机构 11
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
4.1 系统配置 11
4.2 起升机构 11
4.2.1 小车运行机构 12
4.2.2 桥架 13
4.3 桥式起重机起升机构 14
4.3.1 起升结构的组成 14
第五章 ABB变频器选取 16
5.1 ABB变频器的选取 16
5.2 变频器的安装 17
第六章 变频器及电机的启动调试 19
6.1 变频器的启动 19
6.1.1 启动原理 19
6.1.2 启动优点 19
6.2 变频器的调试 19
6.2.1 变频器的空载通电验 20
6.2.2 变频器带电运行操作 20
6.3 变频器的检查 20
6.3.1 日常检查 21
6.3.2 定期检查 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 23
附录A 24
附录B 25
附录C 25
引言
ABB变频器在当今工业制造已经广泛运用，而ACS800系列的变频器由于其众多优势，已经在工业生产中受到极力热捧。在其面世的这些年来，ACS800深入到我国电力，化工，钢铁冶炼以及交通运输等行业中，这系列的变频器以先进、可靠、高效、节能，还有珍贵的宁静注重环保介绍噪音冷暖空调，安装方便，使用灵活，采取的转矩的直接控制更加能避免误跳闸，电网闪落跨越以及生产中断。机械零速制动也能对设备进行更好的保护。
起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械，也称吊车。而在钢铁制作中采取的是桥式起重机，又称行车。起重设备有的工作特点是做间歇性运动，在一个工作循环当中取料、运输、装卸等动作的相应机构是交替工作的，起重机在市场上的发展和使用越来越广泛。
在钢铁冶炼过程中，由于其作业环境恶劣，运输过程较为复杂危险，工作难度高，起重机的主副起升以及大小车变频调速不断改变，在其他方面与各类行业起重机的变频调速没太多的差异。所以，考虑到这些因素，在选取变频器的时候采用ABB变频器（ACS800变频器）主从控制和直接转矩控制（DTC）的系统，选择机械零速制动系统来保护设备，减少磨损。在这种系统下运行的起重机的运行特性得到较好的改善，以此来更加完美的完成起重机的种种作业任务，实践结果和理想当中并无太多出入，十分令人满意。
第一章 桥式起重机控制系统
桥式起重机是目前应用十分广泛的一种起重搬运吊装设备，通常分为三个基本机构：用于提升重物的起升机构、用于移动重物的横向移动机构（即桥式起重机的小车运行机构）和用于移动重物的纵向移动机构（即桥式起重机的大车运行机构），如图1 所示。
图1 桥式起重机结构
起升机构 2.小车运行机构 3.大车运行机构
其中，起升机构是通过控制三相异步电动机的正反转，经过联轴器和减速器带动绕有钢丝绳的卷筒，使吊钩升降。两个平移机构，也分别是通过控制三相异步电动机的正反转，经过联轴器和减速器带动车轮转动。
1.1 控制系统构成
以PLC作为整个控制系统的核心，并选取的是西门子S7300系列的PLC，变频器选取ABB ACS800系列。在PLC的输入模块获取工作时的状态信号，并采集获取主令控制器、操作按钮等发出的指令，通过先前自身编辑好的PLC程序来实现对相应信号的控制，再由中央处理器通过输出模块和Profibus总线控制等机构接触器和变频器，控制制动器、风机以及电动机等实现各个机构的相应动作以达到控制要求，如图2 所示。
图2 桥式起重机控制结构
1.1.1 可编程序控制器：完成系统的逻辑控制部分
操作三相异步电动机的正反转以及调速使信号进入PLC程序，后经过处理传输到变频器，由变频器做出指令来达到相应的起升，平移，调速等信号，PLC控制的变频器在桥式起重机中占据核心位置。PLC主要包括硬件系统和软件系统。硬件系统由中央处理器、存储器、输入单元和输出单元组成。软件系统由系统程序、组态信息和用户程序组成。
1.1.2 Profibus 现场总线
Profibus，是一种国际化、开放式、不依赖于设备生厂商的现场总线标准。在启动时所有连接到总线的装置通过Profibus被改成相同的速度，其被广泛使用在各类产业自动化生产领域中。它运用于自动化监控，大大提高了工厂的自动化综合能力。本次研究对象中，是在梅山钢铁公司冶钢厂行车上，所以使用S7300，以达到对整个系统的智能化监控。
1.1.3 变频调速系统
桥式起重机变频调速方式在起升机处采用闭环的矢量控制方式，平移处采用开环的V/f控制方式。系统构成中的传动机构由起升机构、大车移动机构、小车移动机构、控制机构等组成。桥式起重机主要有四个功能：大车左右移动、小车前后移动、抓斗升降和抓斗开阔。这些均由电机驱动，大车移动用两台异步电动机驱动，小车移动、抓斗升降、抓斗开阔均由一台异步电动机驱动。桥式起重机的起升机构是最为核心的机构，驱动电动机采用变频异步电动机，因为主副起升机构不是同时工作，因此主副起升机构共用一套变频器。
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