天車控制系統的制作方法
【專利摘要】一種天車控制系統，包括：電源輸入端、PLC控制器、若干變頻器、起升機構電機和運行機構電機，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控制器與若干個變頻器相連接，分別控制各個變頻器的頻率變換；所述變頻器分別與起升機構電機和運行機構電機相連接，利用變頻后的電源電壓控制起升機構電機和運行機構電機運轉。所述天車控制系統通過變頻器控制起升機構電機和運行機構電機的運轉，使得電機加減速時間可調整，可實現系統的軟啟動、軟停止，速度變化平滑，運行平穩，低速性能穩定。
【專利說明】天車控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及起重機領域，尤其涉及一種天車控制系統。
【背景技術】
[0002]天車作為物料搬運機械在整個國民經濟中有著十分重要的地位。在實際使用中，天車結構開裂時有發生，究其原因是頻繁的超負荷作業及過大的機械振動沖擊所引起的機械疲勞。因此，除了機械上改進設計外，改善交流電氣傳動、減少起制動沖擊也是一個很重要的方面。
[0003]傳統的起重機驅動方案一般采用:(I)直接起動電機；(2)改變電機極對數調速；
[3]轉子串電阻調速；(4)渦流制動器調速；(5)可控硅串級調速；(6)直流調速。前四種方案均屬有級調速，調速范圍小，無法高速運行，只能在額定速度以下調速:起動電流大，對電網沖擊大；常在額定速度下進行機械制動，對起重機的機構沖擊大，制動閘瓦磨損嚴重；功率因數低，在空載或輕載時低于0.2-0.4，即使滿載也低于0.75，線路損耗大。可控硅串級調速雖各服了上述缺點，實現了額定速度以下的無級調速，提高了功率因數，減少了起制動沖擊，價格較低，但目前串級調速產品的控制技術仍停留在模擬階段，尚未實現控制系統具有很好的調速性能和起制動性能，很好的保護功能及系統監控功能，所以有時采用直流電機，而直流電機制造工藝復雜，使用維護要求高，故障率高。
實用新型內容
[0004]本實用新型解決的問題是提供一種天車控制系統，有利于改善起重機的調速性能，提高工作效率和功率因數，減小起制動沖擊以及增加起重機使用的安全可靠性。
[0005]為解決上述問題，本實用新型提供一種天車控制系統，包括:電源輸入端、PLC控制器、若干變頻器、起升機構電機和運行機構電機，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控制器與若干個變頻器相連接，分別控制各個變頻器的頻率變換；所述變頻器分別與起升機構電機和運行機構電機相連接，利用變頻后的電源電壓控制起升機構電機和運行機構電機運轉。
[0006]可選的，每一個起升機構電機和運行機構電機對應一個變頻器。
[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、驅動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、驅動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半導體開關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，所述起升機構電機和運行機構電機的調速比不大于1:20。
[0011]可選的，所述起升機構電機和運行機構電機為四極電機。
[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，所述起升機構包括主起升機構和副起升機構，所述運行機構包括小車運行機構和大車運行機構。
[0015]與現有技術相比，本技術方案具有以下優點:
[0016]所述天車控制系統通過變頻器控制起升機構電機和運行機構電機的運轉，使得電機加減速時間可調整，可實現系統的軟啟動、軟停止，速度變化平滑，運行平穩，低速性能穩定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型實施例的天車的結構示意圖；
[0018]圖2是本實用新型實施例的天車控制系統的結構示意圖；
[0019]圖3是本實用新型的一個實施例的天車控制系統的具體電路結構的示意圖；
[0020]圖4是本實用新型的一個實施例的變頻器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]由于現有的起重機驅動方案存在諸多問題，為此，本實用新型實施例提供了一種天車控制系統，通過變頻器控制起升機構電機和運行機構電機的運轉，使得電機加減速時間可調整，可實現系統的軟啟動、軟停止，速度變化平滑，運行平穩，低速性能穩定。
[0022]下面結合附圖，通過具體實施例，對本實用新型的技術方案進行清楚、完整的描述。
[0023]請參考圖1，為本實用新型實施例的天車的結構示意圖，包括兩個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通過主起升機構電機進行上升或下降的控制，所述副勾05通過副起升機構電機進行上升或下降的控制，所述主起升機構電機和副起升機構電機構成了天車控制系統的起升機構電機。所述小車03通過小車運行機構電機進行前后的移動，所述橫梁02通過兩個橫梁運行機構電機進行前后的移動，所述小車運行機構電機和橫梁運行機構電機構成了天車控制系統的運行機構電機。
[0024]請一并參考圖2和圖3，圖2為本實用新型實施例的天車控制系統的結構示意圖，圖3為本實用新型的一個實施例的天車控制系統的具體電路結構的示意圖，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、起升機構電機40和運行機構電機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與若干個變頻器30相連接，分別控制各個變頻器30的頻率變換；所述變頻器30分別與起升機構電機40和運行機構電機50相連接，利用變頻后的電源電壓控制起升機構電機40和運行機構電機50運轉。
[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的數量與起升機構的數量相對應，每一個起升機構電機40和運行機構電機50對應一個變頻器。所述變頻器的變頻模式包括恒壓頻比控制，轉差頻率控制，矢量控制，直接轉矩控制等，在本實施例中，所述變頻器采用日本安川公司的CIMR-G5A系列變頻器，且由于不同起升機構對應的電機的額定功率不同，所述CIMR-G5A系列變頻器對應的額定功率也不同。在本實施例中，由于所述起升機構電機40包括主起升機構電機和副起升機構電機，所述主起升機構電機與副起升機構電機分別對應一個變頻器，所述運行機構電機50包括小車運行機構電機和橫梁運行機構電機，小車運行機構電機和橫梁運行機構電機也分別對應一個變頻器。
[0027]所述變頻器30的具體結構請參考圖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、驅動單元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、驅動單元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的電源電壓發送到變頻器30中。由于交流電的波動較大，在本實施例中，在電壓輸入端311和整流單元37之間設置隔離單元，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-電的轉換，可以實現電信號的單向傳輸，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輸出的電源電壓進行濾波。
[0031]所述逆變單元39為利用六個半導體開關器件組成的三相橋式逆變電路，通過有規律的控制逆變單元中的主開關元器件的通與斷，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，并將檢測結果發送給微處理單元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的控制信號發送到微處理單元34，所述微處理單元34將通過驅動單元35控制主開關元器件的通與斷，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進行調速。
[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化公司的PLC控制器。在本實施例中，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構或運行機構進行移動
[0035]所述起升機構電機40和運行機構電機50為四極電機，四級電機具有最好的功率因數和最高的工作效率，使能耗降為最低，且四極電機為高速電機，高速電機比低速電機在電流小、功率因數高、電纜截面小及電器配置容量小等方面占有優勢。盡管減速器傳動比增大造成了減速器體積的增大，但由于硬齒減速器的應用，新塑耐磨齒輪副及焊接箱體的使用為高速電機驅動創造了條件。
[0036]在本實施例中，所述起升機構電機和運行機構電機的調速比不大于1: 20，且為斷續工作制，通常接電持續率在60%以下，所述起升機構電機和運行機構電機為普通電機加獨立風扇，成本較低。在其它實施例中，當所述起升機構電機和運行機構電機的調速比大于I: 20時，所述起升機構電機和運行機構電機為變頻電機。[0037]需說明的是，本實用新型的上述各個模塊均為實體部件；當然，其中的個別模塊功能可通過軟件實現，但這不屬于本實用新型的范疇，其具體實現方案也與本實用新型無關。
[0038]本實用新型雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實用新型，任何本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本實用新型技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本實用新型技術方案的保護范圍。
【權利要求】
1.一種天車控制系統，其特征在于，包括:電源輸入端、PLC控制器、若干變頻器、起升機構電機和運行機構電機， 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控制器與若干個變頻器相連接，分別控制各個變頻器的頻率變換； 所述變頻器分別與起升機構電機和運行機構電機相連接，利用變頻后的電源電壓控制起升機構電機和運行機構電機運轉。
2.如權利要求1所述的天車控制系統，其特征在于，每一個起升機構電機和運行機構電機對應一個變頻器。
3.如權利要求1所述的天車控制系統，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、驅動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、驅動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.如權利要求3所述的天車控制系統，其特征在于，所述逆變電路為利用六個半導體開關器件組成的三相橋式逆變電路。
5.如權利要求3所述的天車控制系統，其特征在于，所述整流電路為三相全波整流橋。
6.如權利要求1所述的天車控制系統，其特征在于，所述起升機構電機和運行機構電機的調速比不大于1:20。
7.如權利要求1所述的天車控制系統，其特征在于，所述起升機構電機和運行機構電機為四極電機。
8.如權利要求1所述的天車控制系統，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.如權利要求1所述的天車控制系統，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.如權利要求1所述的天車控制系統，其特征在于，所述起升機構電機包括主起升機構電機和副起升機構電機，所述運行機構電機包括小車運行機構電機和橫梁運行機構電機。
【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 優先權日:2013年12月25日
【發明者】張華芳 申請人:紹興文理學院