项目一：桥式起重机控制线路安装和调试分解

结束语
桥式起重机变频调速技术具有节能、减少机械磨损、启动性能好等 优点。这次练习主要为桥式起重机设计一套由可编程序控制器与变频 器相结合，取代由原来的切阻和凸轮控制。 应用于桥式起重机控制系统，同时实现起重机电机速度的可调节，以 节约能源和适应生产的需要，采用PLC来控制，具有可靠和灵活的切 换逻辑功能。PLC与变频器两者的结合应用于桥式起重机控制系统中， 具有很好的实用价值和显著的经济效益。 根据要求，此系统要能达到现场的运行状况、采用变频器实现起重机 电机的调速运行，结合PLC的强大功能、变频器的各种调速功能。
3、交流电抗器
在变频器的输入端加接交流电抗器，以抑制变频器造成的高频峰值电流， 或电容器开断造成的峰值电流对变频器的危害。同时，交流电抗器的接入 还可起到降低电机噪声、改善起动转矩、在电机轻载时改善电机功率因数 的作用。 4、过流继电器 过流继电器线圈串接在电路中，当负载电流超限（过电流）时，即超过继 电器的整定值时，继电器的线圈产生磁场使衔铁吸合，衔铁带动触头闭合， 从而使执行元件如断路器等的跳闸回路接通，断路器跳闸，切除负载，起 过流保护作用
项目一：桥式起重机控制线路安装和调试设 计方案
目录
• 一、桥式起重机简介 • 二、本课题设计的主要内容及基本参数 • 三、系统硬件设计 3.1总体设计方案 3.2设备选择 3.3变频调速系统设计 • 四、系统软件设计 4.1各部分程序设计 4.2系统抗干扰措施
一、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
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。
• 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
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。
各运行机构档位设置：
主钩：上升一档至三档，零位档，下降一档至三档 副钩：上升一档至三档，零位档，下降一档至三档 大车:可以左行右行自由停止 小车：可以前进后退自由停止
3.32控制系统的I/O点及地址分配设计：
根据系统控制要求进行设计并绘制系统外部接线图 根据控制系统的要求， 控制系统应具备的输入/输出点数，名称、代码及地址编号如下表所示
②变频器的选择：
• 综合考量电机变频驱动特性进行型号、容量选择本系 统选用西门子变频器根据桥式起重机的特点和实际应 用情况，其各执行机构变频器的选用如下表所示:
③PLC的选择：
目前PLC使用性能较好的有SIEMENS公司、日本的三菱、欧姆龙、 美国的AB公司。根据性价比的选择，根据被控对象的I/0点数以及工 艺要求、扫描速度、自诊断功能等方面的考虑，我们采用SIEMENS公 司的S7-200系列PLCSIMATIC S7-200系列是西门子公司小型可编程序 控制器，可以单机运行，由于它具有多种功能模块和人机界面(HMI) 可供选择，所以系统的集成非常方便，并且可以很容易地组成PLC网 络。同时它具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，使得在完成控 制系统的设计时更加简单，几乎可以完成任何功能的控制任务，同时 具有可靠性高，运行速度快的特点，继承了和发挥了它在大、中型 PLC领域的技术优势，有丰富的指令集，具有强大的多种集成功能和 实时特性，其性能价格比高，所以在规模不太大的领域是较为理想的 控制设备。
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。
二、本课题设计的主要内容及基本参数
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。 3.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。 本设计方案桥式起重机基本参数: 起重量为20/5吨，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。
Q0.1&Q0.2 Q0.2&Q0.0 Q0.1&Q0.0
名称
输入 副钩上升一档 副钩上升二档 副钩上升三档 副钩零位档
地址编码
I1.0 I1.1 I1.2 I0.7
名称
输出 副钩上升一档 副钩上升二档 副钩上升三档 副钩零位档
地址编码
Q0.3 Q0.4 Q0.5
副钩下降一档
副钩下降二档
I1.3
I1.4
谢谢观赏
副钩下降一档
副钩下降二档
Q0.4&Q0.5
Q0.5&Q0.3
副钩下降三档
I1.5
副钩下降三档
Q0.3&Q0.4
名称
输入 大车左行 大车右行 大车停止 小车前进 小车后退 小车停止
地址编码
I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 右行 小车前进 小车后退
地址编码
名称
主钩上升一档 主钩上升二档 主钩上升三档 主钩零位档 主钩下降一档 主钩下降二档 主钩下降三档
代码
输入
地址编码
I0.0 I0.1 I0.2 I0.6 I0.3 I0.4 I0.5
名称
主钩上升一档 主钩上升二档 主钩上升三档 主钩零位档 主钩下降一档 主钩下降二档 主钩下降三档
代码
输出
地址编码
Q0.0 Q0.1 Q0.2
三、系统硬件设计
3.1总体设计方案
系统结构图如图
下面分别对各主要机构调速控制进行说明。
1）起升机构
起升机构属位能负载机构。主起升和副起升两台电机各使用一个变频 器。变频器的选择，应以选择变频器的额定电流为基准，一般以电动
机的额定电流，负载率，变频器运行的效率为依据。
控制方式选用带PG的矢量控制方式。PLC接受电机的旋转编码器经 数模转换卡送达的反馈信号，避免吊钩的下滑。
变频器参数的设定：
序号 1 变频器参数 p0003 设定值 2
2
3 4
P0010
P0304 P0305 p0307 p0310 p0311 p0010 p1000 p1080 p1082 p1120
1
380 0.35 0.06 50 1430 0 3 0 50 10
主钩
5 6 7 8 9 10 11 12
④常用辅件的选择： 1、断路器
为避开变频器投入时直流回路电容器的充电电流峰值，为此变频器配置的 断路器容量应为电机额定电流的1.3～1.4倍，整定值为断路器额定值的3～ 4倍。
2、接触器
接触器在变频器主回路中仅在变频器辅助器件或控制回路故障时起断开主 回路的作用，一般不作回路开断器件用，故可按电机额定电流选用接触器 容量，无须按开断次数考核其寿命。
Q0.6 Q0.7
Q1.0 Q1.1
3.33 桥 式 起 重 机 硬 件 设 计
四、系统软件设计 4.1梯形图设计
主钩部分程序
副钩部分程序
大车程序
小车程序
4.2系统抗干扰措施
可编程控制器的主要应用场合是工业现场，工作环境中各种干扰对系统设备 的正常运行存在着严重的影响。所以在本系统中也不例外，有必要考虑PLC的 抗干扰措施。 抗干扰的主要措施有; (1)输入信号电缆、输出信号电缆和电力电缆都要分开敷设，不能扎在一起。 (2)必要时需选用带有屏蔽层的输入和输出信号电缆，并注意一端接地。 (3)多芯电缆中的备用芯线也要一端接地，一则扩大屏蔽作用，二则抑制芯 线间的信号串扰及外部干扰。 (4)为避免干扰，同一电平等级的信号才能用一条多芯电缆传输。所以，对 数字信号和模拟信，在任何情况下，都必须分开电缆进行传输。低电平信号 线应与其它信号线分开。尽量缩短模拟量I/0信号线的长度，并采用双芯屏蔽 线作为信号线。 (5) PLC电柜应有独立的接地线，接地电阻小于10欧姆。 (6)引至PLC柜的电缆要尽量远离那些会产生电磁干扰的装置。 7)一般要将PLC装于专门的电柜中，且PLC四周留有50mm以上的净空间，保 证良好的通风环境。尽量不要将PLC安装在多尘、有油烟、有导电灰尘、有腐 蚀性气体、振动、热源或潮湿的地方。
3.3变频调速系统设计
3.31系统控制的基本要求： (1)主、副机构升降速度调节;
(2)运行机构运行速度调节;
(3)保护功能:主副机构上升限位、下降限位、大车限位、小 车限位、主副机构及大小车电机的保护等。 控制系统应由PLC、继电器、操纵台各主令控制器、开关、 按钮、指示灯及各部位限位开关等组成。
2）运行机构
大车运行机构中两台电机用一个变频器;考虑到运行机构的工作频率 较少，为节省成本，在调速中运行机构共用一台变频器。变频器的选
择，一般以电动机的额定功率作为选择的依据。通常选额定功率大一
级的变频器。 控制方式选用无PG v/f的变频控制方式。
3.2设备选择
①电机的选择：从变频调速对电机的要求 、电机 冷却要求 、电机效率要求、电机起动转矩及电机 运行的功率因数要求等综合考量进行选择，此外 还要配合变频器的使用，所以选用的桥式起重机 各执行机构的电机参数如下：
13
14
p1121
p0700
10
2
序号 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
变频器参数 p0701 p0702 p0703 p0704 p1001 p1002 p1003 p1004 p1005 p1006
设定值 17 17 17 17 40 45 -40 50 -45 -50
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:
(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