桥式起重机控制系统的设计

摘 要桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易粱桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。本文重点研究起重机的控制，通过使用变频器的调速方法已实现对电机的控制，从而控制起重机。关键词： 桥式起重机 电动机 变频器ABSTRACTThe bridge-type hoist crane is the bridge one kind of bridge hoist crane which moves on the elevated track, also calls the overhead traveling crane. The bridge-type hoist cranes bridge along lays down on the both sides high structure the orbital longitudinal movement, the crab along lays down on bridges orbital crosswise movement, constitutes a rectangular operating region, may lift the material fully using the bridge following space, not above-ground equipments hindrance. the bridge-type hoist crane widely applies in the indoor outside warehouse, the workshop, the wharf and open-air stores the materials yard and so on place. The bridge-type hoist crane may divide into the ordinary bridge-type hoist crane, the simple Liang bridge-type hoist crane and the metallurgy special-purpose bridge-type hoist crane three kinds. The ordinary bridge-type hoist crane by the crab, the bridge movement organization, the bridge metal structure is composed generally. The crab by the hoisting mechanism, the car movement organization and the trolley frame three parts is composed. Hoisting mechanism including electric motor, brake, reduction gear, reel and block and tackle. The electric motor through the reduction gear, leads the reel rotation, causes the steel wire to wind the reel or to lay down from the reel, rises and falls the heavy item. The trolley frame is a request with installment parts and so on hoisting mechanism and car movement organization racks, usually for welding structure. This article focuses on the cranes control, through the use fre -quency transformer to achieve the speed control method of motor control to control a crane.Key words: bridge crane motor frequency transformer目录摘 要 .1ABSTRACT.2第一章 绪 论 .31.1 桥式起重机简介.31.2 本课题设计的意义.31.3 主要内容.41.4 基本参数.4第二章 系统总体设计 .52.1 桥式起重机的结构.52.1.1 机械结构组成.52.1.2 电气控制系统.7第三章 硬件系统配置 .93.1 PLC 选型.93.2 PLC 的 I/O 资源配置.93.2.1 数字量输入部分.103.2.2 数字量输出部分.103.3 其他资源配置.133.3.1 接触器.133.3.3 各类按钮.153.3.4 限位开关.15第四章 软件系统设计 .174.1 总体流程设计.174.1.1 大车控制系统.174.1.2 小车控制系统.184.1.3 升降机控制系统.204.1.4 升降机悬停控制系统.214.2 各个模块梯形图设计.224.2.1 大车控制程序.244.2.2 小车控制程序.274.2.3 升降机控制程序.294.2.4 升降机悬停/启动控制程序.334.2.5 设备变频器控制程序.334.2.6 升降机变频器控制程序.374.2.7 其他功能控制程序.39致 谢 .42参考文献 .431第一章 绪 论1.1 桥式起重机简介桥式起重机在冶金企业及其它行业有着广泛的应用,其作用主要用来实现物体的升降和转运,桥式起重机工作环境恶劣,工作任务重。它能否正常工作直接影响到生产效率提高和工作任务的完成,甚至关系到人身、设备的安全。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。究其原因是频繁的超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。传统的起重机驱动方案一般采用:(1)直接起动电动机;(2)改变电动机极对数调速;(3)转子串电阻调速;(4)涡流制动器调速;(5)可控硅串级调速;(6)直流调速。前四种方案均属有级调速，调速范围小，无法高速运行，只能在额定速度以下调速;起动电流大，对电网冲击大;常在额定速度下进行机械制动，对起重机的机构冲击大，制动闸瓦磨损严重;功率因数低，在空载或轻载时低于 0.2-0.4，即使满载也低于 0.75，线路损耗大。目前串级调速产品的控制技术仍停留在模拟阶段，尚未实现控制系统具有很好的调速性能和起制动性能，很好的保护功能及系统监控功能，所以有时采用直流电动机，而直流电动机制造工艺复杂，使用维护要求高，故障率高。我们所研究的桥式起重机是电动双梁桥式起重机，该起重机由起重小车、桥架金属结构、桥架运行机构以及电气控制设备等四个部分组成。机构主要指主起升机构、副起升机构、小车运行机构、大车运行机构。在电气控制系统中，其供电一般是通过电缆卷筒将电源输送到中心电器上，起重机机为低压供电系统，电气控制部分集中在操作室和电气房内，安全保护装置装在在适当的位置上。1.2 本课题设计的意义传统桥式起重机的控制系统主要采用交流绕线转子串电阻的方法进行启动和调速，继电一接触器控制，这种控制系统的主要缺点有:1.桥式起重机工作环境差，工作任务重，电动机以及所串电阻烧损和断裂故障时有发生。2.继电一接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高。23.转子串电阻调速，机械特性软，负载变化时转速也变化，调速不理想。所串电阻长期发热，电能浪费大，效率低。要从根本上解决这些问题，只有彻底改变传统的控制方式。其中，具有代表性的交流变频调速装置和可编程控制器获得了广泛的应用，为 PLC 控制的变频调速技术在桥式起重机系统提供了有利条件。变频调速以其可靠性好，高品质的调速性能、节能效益显著的特性在起重运输机械行业中具有广泛的发展前景。1.3 主要内容本论文研究了变频调速技术在 20/5t * 19.5m 通用桥式起重机中的应用，并且根据原有的控制结构，结合 PLC 技术，提出了一个改进的系统控制结构，并且采用此体系结构实现了桥式起重机变频调速系统。1.4 基本参数该机的起重量为 20/5 吨，其跨度(L)为 19.5m 小车起升速度为 15m/min，大车起升速度为 7.5m/min.小车运行速度为 45m/min，大车运行速度为 75m/min。3第二章 系统总体设计2.1 桥式起重机的结构桥式起重机是工业生产过程中一个重要的运输环节，一台效率高、可靠性高的桥式起重机使工厂生产效率大大提高。桥式起重机的主要表现形式分为以下两点。2.1.1 机械结构组成桥式起重机一般由桥架金属结构、桥架运行机构和电气控制机构等三部分组成，运行机构一般包括大车运行机构、小车运行机构和升降机运行机构，电气控制系统包括一些电缆、电器柜等设备，还有一些保护装置。机械组成部分简单示意图如图 2-1所示。大车调速器控制器小车调速器升降机调速器图 2-1 机械组成部分简单示意图（1）大车运行机构。 大车运行机构的大车采用两台电动机，使用一台变频器进行控制，由于大车运行机构的工作频率较小，因此采用一台变频器控制两个电动机，以节约成本，变频器的选择以所选电动机的额定功率为根据，通常选额定功率大一级的变频器，其控制电路示意图如图 2-2 所示。（2）小车运行机构。 小车运行机构为一台电动机单独驱动，使用一台变频器，变频器的选择以所选电动机的额定功率为根据，通常选额定功率大一级的变频器，采用 V/F 控制方式，其刹车方式与大车运行机构相同，可采用自由停车的方式，机构控制示意图与图 2-2 所示类似。（3）升降机运行机构。 升降机运行机构采用一台电动机单独驱动，使用一台变频器，可采用专用的变频器进行重物提升控制，运行机构的启动要求迅速、平稳，同时电气制动方式可采用外接刹车电阻，升降机运行机构控制电路示意图如图 2-3 所示。4图 2-2 大车运行机构控制电路示意图5图 2-3 升降机运行机构控制电路示意图2.1.2 电气控制系统电气控制系统主要包括操作面板和电气控制柜等单元。在该系统中需要检测较多的数字输入量，根据设定的程序进行数据处理后，输出控制信号，因此系统的操作面板与电气控制柜各自独立，其示意图如图 2-4 所示。操作面板电机运行机构电气控制柜图 2-4 电气控制系统示意图62.2 桥式起重机的工作原理2.2.1 控制系统总体框图 桥式起重机系统的电气控制系统总体框图如图 2-5 所示，PLC 为核心控制器，通过检测操作面板按钮的输入、各个限位开关的输入，完成相关设备的运行、停止、和调速控制。PLC变频器限位开关输入操作面板各类执行机构图 2-5 电气控制系统总体框图2.2.2 工作过程在启动状态下，各类设备的控制应根据操作面板上的按钮输入来控制，升降机在启动和停止时，通过检测变频器输入的频率，控制电磁制动器的运行，其工作过程如下。（1） 接通电源，启动系统。（2） 按下大车运行按钮，大车启动，通过加速、减速按钮改变大车速度。（3） 按下小车运行按钮，小车启动，通过加速、减速按钮改变小车速度。（4） 按下升降机运行按钮，升降机启动，通过加速、减速按钮改变升降机速度；当需要重物悬停半空时，减小变频器输出频率，直到设定值，频率停止下降，启动电磁制动器，将重物抱住，防止溜钩现象；当重物需从半空开始上升或下降时，增加变频器的输出频率，到达某设定值时，频率停止上升，电磁制动器停止工作，松开重物，变频器输出频率持续增加到所需值。7第三章 硬件系统配置第一章和第二章两章介绍了桥式起重机控制系统的机械结构及其相关设备，根据其工作原理和控制系统的功能要求，本章主要介绍如何介绍桥式起重机控制系统和所需的各种硬件设备的连接方式，因此设计出其电气控制系统框图如图 3-1 所示，在此控制系统中核心处理器是 PLC，其输入和输出量都为数字量，变频器的控制采用 RS-485 通信。限位开关操作面板小车运行大车运行可编程逻辑控制器PLC变频器 升降机运行图 3-1 电气控制系统框图3.1 PLC 选型根据桥式起重机电气控制系统的功能要求，以及其复杂程度，从经济性、可靠性等方面来考虑，选择西门子 S7-200 系列作为桥式起重机电气控制系统的控制主机，因此采用 CPU224 作为该控制系统的主机。在桥式起重机控制系统中使用的数字量输入点比较多，因此除了 PLC 主机自带的I/O 外，还需扩展一定数量的 I/O 扩展模块。在此采用 EM223 输入/输出混合扩展模块，16 点 DC 输入/16 点 DC 输出型，可以满足控制系统输入点的要求，虽然输出点有较多空闲，但能为后期扩展功能提供硬件条件。83.2 PLC 的 I/O 资源配置根据系统的功能要求，对 PLC 的 I/O 进行配置，具体分配将在下面的介绍中体现。3.2.1 数字量输入部分在此控制系统中，所需要的输入量基本上都属于数字量，主要包括各种控制按钮、旋钮和各种限位开关，共有 26 个数字输入量，如表 1-1 所示。3.2.2 数字量输出部分在这个控制系统中，主要输出控制的设备有各种接触器、电动机等，共有 7 个输出点，其具体分配如表 1-2 所示。表 1-1 数字输入量地址分配输入地址 输入设备 输入地址 输出设备I0.0 急停 I1.5 重物下降I0.1 启动 I1.6 重物加速I0.2 大车前进 I1.7 重物减速I0.3 大车后退 I2.0 重物停止I0.4 大车加速 I2.1 大车前进限位I0.5 大车减速 I2.2 大车后退限位I0.6 大车停止 I2.3 小车左移限位I0.7 小车左移 I2.4 小车右移限位I1.0 小车右移 I2.5 重物上升限位I1.1 小车加速 I2.6 重物下降限位I1.2 小车减速 I2.7 大车变频器复位I1.3 小车停止 I3.0 小车变频器复位I1.4 重物上升 I3.1 升降机变频器复位表 1-2 数字输出量地址分配输出地址 输出设备 输出地址 输出设备Q0.0 大车正向运行接触器 Q0.4 升降机正向运行接触器9Q0.1 大车反向运行接触器 Q0.5 升降机反向运行接触器Q0.2 小车正向运行接触器 Q0.6 电磁制动器Q0.3 小车反向运行接触器根据控制系统的功能要求，如表 1-1 和表 1-2 所示的 I/O 分配情况，以及如图 3-1所示的硬件结构框图，设计出桥式起重机控制系统的硬件接线图，如图 3-2 所示，次控制面板上的按钮全部为手动控制方式。10I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6 Q0.0I0.7Q0.1I1.0I1.1 Q0.2I1.2 Q0.3I1.3Q0.4I1.4I1.5 Q0.5 I1.6 Q0.6I1.7I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5 RS485I2.6I2.7I3.0I3.1L+大车变频器复位小车变频器复位升降机变频器复位DC24KM1KM2 KM1 KM3 KM1 KM4 KM1 KM5 KM1 KM6 KM1 KM7 KM1 大车变频器小车变频器升降机变频器SB1SB2SB4SB3SB5SB6SB7SB8SB9SB10SB11SB12SB13SB14SB15SB16SB17SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6S7-200CPU224+EM2233-2 桥式起重机控制系统的硬件接线图113.3 其他资源配置要完成系统的控制功能除了需要 PLC 主机及其扩展模块之外，还需要各种限位开关、接触器和变频器等仪器设备。3.3.1 接触器在起重机控制系统中，其中所有的设备的运行都不是连续的，而是根据控制面板上的按钮情况进行动作的，因此需要 PLC 根据当前的工作情况，以及按钮的情况来控制所有设备的启停，共需要 4 个接触器：大车电动机接触器、小车电动机接触器、升降机电动机接触器、电磁制动器接触器。（1）大车电动机接触器。大车电动机接触器包括两个部分：一个是控制正转的接触器；另一个是控制反转的接触器，通过 PLC 输出的指令控制电动机的正反转和停止，从而控制大车的运行与停止。（2）小车电动机接触器。小车电动机接触器包括两个部分：一个是控制正转的接触器；另一个是控制反转的接触器，通过 PLC 输出的指令控制电动机的正反转和停止，从而控制小车的运行与停止。（3）升降机电动机接触器。升降机接触器包括两个部分：一个是控制正转的接触器；另一个是控制反转的接触器，通过 PLC 输出的指令控制电动机的正反转和停止，从而控制升降机的运行与停止。（4）电磁制动器接触器。 电磁制动器接触器通过 PLC 输出的指令控制接触器的断开和闭合，从而控制电磁制动器的运行与停止。3.3.2 变频器在该系统中，采用西门子公司的 MM4 系列变频器，该系列变频器是最常用也是功能较强的一种变频器，主要应用于各种工业、冶金、建筑、水利、纺织、交通等领域，性能良好，价格实惠，是一种性价比很高的变频器。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交直交方式（VVVF 变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制 4 个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为 IGBT 三相桥式逆变器，且输出为 PWM 波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。MM4 系列是西门子近些年在中国销售的主力通用变频器，与其 6SE70/71 系列形成低高搭配，MM4 在功率上是 250KW 以下，6SE70/71 可以覆盖 2.22300KW 范围；MM412侧重通用，价格相对便宜，而 6SE70/71 侧重高性能和多机传动解决方案，价格高。在MM4 内部又分为：MM410/420/430/440，用以瞄准多个不同的市场方向，降低其配置和成本，加强其竞争力。其中：1、MM420 功率范围是：0.12-11kw，主要用于 OEM 行业的中小功率变频器配套，如纺织、印刷、包装等2、MM430 功率范围：7.5-90KW,主要用于风机水泵的应用3、MM440 功率范围：0.12-250KW，是 MM4 系列中性能、功率最全的产品，可以覆盖 MM410/420/430 不能满足要求的场合，具备更优越的性能，采用了多种控制方案包括矢量控制，能满足大多数行业的需要MM420 具有模块化设计。操作面板和通讯模块可以不使用任何工具，非常方便的用手进行更换，MM420 适合用于各种变速驱动系统装置，尤其适合用于水泵，风机和传送带系统的驱动装置。MM430 适合用于工业部门的水泵和风机。比 420 具有更多的输入输出端，还具有优化的带有手动，自动切换的操作面板，以及自适应功能的软件。MM440 更厉害了。适合用于各种变速驱动装置。尤其适合用于吊车和起重系统，立体仓储系统，食品，饮料和烟草工业以及包装工业的定位系统。这些应用对象要求变频器具有比常规应用更高的技术性能和更快的动态响应。主要是应用的区别，440 最高级，具有矢量控制，可以应用在要求比较高的场合。430 一般应用在水泵或者风机之类的电机上，420 是通用变频器，应用在要求不高的一般变频场合该系列中的 MM440 变频器是一种通用变频器，能适用于一切传动系统，采用了现代先进的矢量控制系统，使得当负载突然增加时仍能保持控制的稳定性。如要对变频器进行通信控制，需要先对变频器的参数进行设置，主要对以下几个参数进行调整，如表 1-3 所示。表 1-3 变频器参数设置表参数号 参数值 说明P0005 21 显示实际频率P0700 5 COM 链路的 USS 设置P1000 5 通过 COM 链路的 USS 设定P2010 6 9600baudP2011 1 USS 地址13P0300 根据具体电动机设置 电动机类型P0304 根据具体电动机设置 电动机额定电压P0305 根据具体电动机设置 电动机额定电流P0310 根据具体电动机设置 电动机额定频率P0311 根据具体电动机设置 电动机额定转速对于在此系统中的三个变频器，都采用通信控制，对于不同的变频器的控制，只需要将这三个变频器进行地址编号，在程序控制当中，通过对不同地址的变频器发送控制命令，实现对不同变频器的控制，即对于控制不同设备的变频器，改变参数P2011 中的值，在此系统中，控制大车变频器的地址为 1，控制小车变频器的地址为2，控制升降机的变频器地址为 3。3.3.3 各类按钮在这个控制系统的自动操作中，采用三个机械按钮，控制桥式起重机系统的启动和停止，手动/自动按钮使用按钮，即旋到一边接通，旋到另外一边就断开；自动启动按钮采用触点触发式按钮；急停按钮使用旋转复位按钮，按下后系统停止，旋转后自动弹起复位。在手动控制状态时，对于每个设备都对应设置一个按钮，采用触点触发式按钮，即按下接通，松开复位。3.3.4 限位开关在此系统中，共用了 6 个限位开关：前进限位开关、后退限位开关、左移限位开关、右移限位开关、上升限位开关和下降限位开关。限位开关主要是用来控制设备在运动过程中的停止时刻和位置。（1）大车前进限位开关。 前进限位开关用于控制大车在向前运行时的位置，防止大车向前运动超出范围。事先在纵向轨道一端的合适位置上安装好限位开关，当大车向前运行时，如果未进行停车操作，当接触到轨道前方的限位开关时，PLC 控制大车停止运行。（2）大车后退限位开关。 后退限位开关用于控制大车在向后运行时的位置，防止大车向后运动超出范围。事先在纵向轨道一端的合适位置上安装好限位开关，当大车向后运行时，如果未进行停车操作，当接触到轨道后方的限位开关时，PLC 控制大车停止运行。（3）小车左移限位开关。 左移限位开关用于控制小车在向左运行时的位置，防止小车向左运动超出范围。事先在横向轨道一端的合适位置上安装好限位开关，当小车向后左运行时，如果未进行停车操作，当接触到轨道左边的限位开关时，PLC 控制14小车停止运行。（4）小车右移限位开关。 右移限位开关用于控制小车在向右运行时的位置，防止小车向右运动超出范围。事先在横向轨道一端的合适位置上安装好限位开关，当小车向右运行时，如果未进行停车操作，当接触到轨道右边的限位开关时，PLC 控制小车停止运行。（5）重物上升限位开关。 上升限位开关用于控制升降机在向上运行时的位置，防止升降机向上运动超出范围。事先在工作台上端的合适位置上安装好限位开关，当升降机向上运行时，如果未进行停车操作，当接触到工作台上端的限位开关时，PLC控制升降机停止运行。（6）重物下降限位开关。 下降限位开关用于控制升降机在向下运行时的位置，防止升降机向下运动超出范围。事先在工作台下端的合适位置上安装好限位开关，当升降机向下运行时，如果未进行停车操作，当接触到工作台下端的限位开关时，PLC控制升降机停止运行。15第四章 软件系统设计编程软件采用西门子公司为 S7-200 系列 PLC 开发的 STEP 7-Micro-WIN32。以上介绍了桥式起重机的结构，以及 PLC 外围电路连接，这些是桥式起重机控制系统的硬件基础，该部分的设计与控制系统是否能实现其预想的功能有很大关系。在完成硬件系统的基础上，就可以根据起重机的控制要求，进行软件设计。软件设计采用自上而下的设计方法，需要先设计出控制系统的功能流程图，然后根据具体的要求，逐步细化控制框图，最后完成每个功能模块的设计，然后进行编译、调试、修改过程。4.1 总体流程设计根据系统的控制要求，控制过程全部在人工控制下进行，每个设备可单独运行，也可同时进行，以测试设备的性能，桥式起重机控制系统流程图如图 4-1 所示。运行启动大车运行 起重机运行 小车运行图 4-1 桥式起重机控制系统流程图可以通过按钮对大车、小车和起重机进行起停控制，并且可以通过按钮增大或减小变频器的频率来改变其速度，以检测调速性能。4.1.1 大车控制系统人工操作大车的运行、停止、加速及减速，按下启动按钮后，系统开始上电工作，其工作过程主要包括以下几个方面。（1） 通过按钮控制大车的运行。（2） 通过按钮控制大车的停止。（3） 通过按钮控制大车的加速。（4） 通过按钮控制大车的减速。（5） 前进限位开关防止大车向前运行超出范围。（6） 后退限位开关防止大车向后运行超出范围。以上工作过程并不是顺序控制过程，而是按照 PLC 检测到按钮状态进行启动，大16车控制系统流程图如图 4-2 所示。4.1.2 小车控制系统人工操作小车的运行、停止、加速及减速，按下启动按钮后，系统开始上电工作，其工作过程主要包括以下几个方面。（1） 通过按钮控制小车的运行。（2） 通过按钮控制小车的停止。（3） 通过按钮控制小车的加速。（4） 通过按钮控制小车的减速。（5） 左移限位开关防止小车向左运行超出范围。（6） 右移限位开关防止小车向右运行超出范围。 以上工作过程并不是顺序控制过程，而是按照 PLC 检测到按钮状态进行启动，小车控制系统流程图如图 4-3 所示。 17大车控制子程序停止？停止运行YNN NNYYN图 4-2 大车控制系统流程图前进？ 后退？接通正向接触器接通反向接触器到达正向限位开关？停止大车运行加速？增加变频器的输出频率减小变频器的输出频率到达反向限位开关？停止大车运行YYNY18小车控制子程序停止？停止运行左移？ 右移？接通正向接触器接通反向接触器到达左侧限位开关？停止小车运行加速？增加变频器的输出频率到达右侧限位开关？停止小车运行减小变频器的输出频率YNNYYN NYYNYN图 4-3 小车控制系统流程图4.1.3 升降机控制系统人工操作升降机的运行、停止、加速及减速，按下启动按钮后，系统开始上电工19作，其工作过程主要包括以下几个方面。（1） 通过按钮控制升降机的运行。（2） 通过按钮控制升降机的停止。（3） 通过按钮控制升降机的加速。（4） 通过按钮控制升降机的减速。（5） 上升限位开关防止升降机向上运行超出范围。（6） 下降限位开关防止升降机向下运行超出范围。以上工作过程并不是顺序控制过程，而是按照 PLC 检测到按钮状态进行启动，起重机控制系统流程图如图 4-4 所示。升降机控制子程序停止？停止升降机运行子程序下降？ 上升？接通正向接触器接通反向接触器到达下位限位开关？加速？升降机停止运行子程序增加变频器的输出频率减小变频器的输出频率到达上位限位开关？升降机停止运行子程序YNNYNYNYNYNY图 4-4 起重机控制流程图4.1.4 升降机悬停控制系统人工操作升降机在空中的停止，按下启动按钮后，系统开始上电工作，其工作过程主要包括以下几个方面。20（1） 重物停止时，变频器频率逐渐降低，下降至某设定值后，停止下降，启动定时器。（2） 定时到，启动电磁制动器。（3） 电磁制动器启动后，变频器频率降低至 0Hz。（4） 重物启动时，变频器频率逐渐升高，上升至某设定值后，停止上升，启动定时器。（5） 定时到，停止电磁制动器。（6） 电磁制动器停止后，变频器频率逐渐上升，重物在空中启动。以上工作过程根据重物所处的位置，并按照 PLC 读取的变频器参数进行控制，升降机悬停控制流程图如图 4-5 所示。4.2 各个模块梯形图设计在设计程序过程中，会使用到许多寄存器、中间继电器、定时器等软元件，为了便于编程及修改，在程序编写前应先列出可能用到的软元件，如表 1-4 所示。1-4 元件设置元件 意义 内容 备注M0.0 起重机停止标志 on 有效M0.1 起重机启动标志 on 有效M0.2 起重机电磁制动器启动标志 on 有效M0.3 大车电动机正转标志 on 有效M0.4 大车电动机反转标志 on 有效M0.5 大车停止标志 on 有效M0.6 小车电动机正转标志 on 有效M0.7 小车电动机反转标志 on 有效M1.0 小车停止标志 on 有效M1.1 升降机上升标志 on 有效M1.2 升降机下降标志 on 有效M1.3 升降机停止标志 on 有效M2.0 到达升降机下限频率标志 on 有效M2.1 电磁制动器启动标志 on 有效M2.2 送 0Hz 到升降机变频器标志 on 有效M2.3 到升降机上限频率标志 on 有效21M2.4 送上限频率标志 on 有效M2.5 断开电磁制动器标志 on 有效M3.0 电磁制动器运行标志 on 有效M4.0 USS_INIT 指令完成标志 on 有效M4.1 确认大车变频器的响应标志 on 有效M4.2 指示大车变频器的运行状态标志 on 为运行；off 为停止M4.3 指示大车变频器的运行方向标志 on 为逆时针；off 为顺时针M4.4 指示大车变频器禁止位状态标志 on 为被禁止；off 为不禁止M4.5 指示大车变频器故障位状态标志 on 为故障；off 为无故障M5.0 USS_INIT 指令完成标志 on 有效M5.1 确认小车变频器的响应标志 on 有效M5.2 指示小车变频器的运行状态标志 on 为运行；off 为停止M5.3 指示小车变频器的运行方向标志 on 为逆时针；off 为顺时针M5.4 指示小车变频器禁止位状态标志 on 为被禁止；off 为不禁止M5.5 指示小车变频器故障位状态标志 on 为故障；off 为无故障M6.0 USS_INIT 指令完成标志 on 有效M6.1 确认升降机变频器的响应标志 on 有效M6.2 指示升降机变频器的运行状态标志 on 为运行；off 为停止M6.3 指示升降机变频器的运行方向标志 on 为逆时针；off 为顺时针M6.4 指示升降机变频器禁止位状态标志 on 为被禁止；off 为不禁止M6.5 指示升降机变频器故障位状态标志 on 为故障；off 为无故障T37 频率降低定时器T38 频率升高定时器VD10 下降频率阈值寄存器VD20 上升频率阈值寄存器VD30 大车频率寄存器22VD40 小车频率寄存器VD50 升降机频率寄存器VD60 升降机频率反馈值寄存器VB400 USS_INIT 指令执行结果VB402 USS_CTRL 错误状态字节VW404 大车变频器返回的状态字原始值VD406 大车全速度百分值的变频速度 -200%200%VB500 USS_INIT 指令执行结果VB502 USS_CTRL 错误状态字节VW504 小车变频器返回的状态字原始值VD506 小车全速度百分值的变频速度 -200%200%VB600 USS_INIT 指令执行结果VB602 USS_CTRL 错误状态字节VW604 升降机变频器返回的状态字原始值VD606 升降机全速度百分值的变频速度 -200%2