起重机的电气控制系统设计
桥式起重机电气控制系统设计
1 引言(或绪论）1．1 课题简介本次毕业设计课题为“20/5t桥式起重机电气控制系统设计”。
其主要任务是将接触—继电器控制的传统桥式起重机利用PLC进行改造.用到的实验台是THJPES-2型机床PLC电气控制实训考核装置,所以本次任务的重点是完成模拟实验.本次设计的控制部分主要是西门子S7—200 PLC系统，并结合STEP7软件进行了简单的控制编程。
1．2桥式起重机在现代工业中的发展情况桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化重要的工具和设备.所以桥式起重机在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用。
经过多年的发展,我国桥式起重机的应用不断扩大，随着技术进步，针对实际中桥式起重机的恶劣工作坏境及长时间超负荷作业而导致的事故，为桥式起重机改造提出了新的要求，以便在实际操作更加安全、更加高效。
1．3PLC在工业自动控制中的应用可编程程序控制器简称PLC，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器,是一种以微机处理器为核心用作数字控制的专用计算机。
它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电器操作维护人员的技能和习惯,摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式，形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很简单。
PLC现已成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT)之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通讯联网功能等优异性能,日益取代由大量中间继电器组成的传统继电—接触器控制系统在机械、化工、冶金等行业中的重要作用。
PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一.微电子技术与计算机技术的结合,使PLC 的功能变得更加强大，通过可编程控制的实现，为PLC 增添了使用上的灵活性。
起重机电气设计手册
起重机电气设计手册起重机电气设计手册第一章前言本手册是为了提高起重机电气设备的设计和安全水平，遵循国家有关电气安全法规、标准及技术规范编写而成。
本手册主要包括电气元件选型、电路设计、系统接地、防雷接地、机房配电及设备维护等方面内容。
本手册适用于起重机的电气设备设计及维护人员、工程技术人员和管理人员使用。
第二章电气设备选型2.1 电机选型电机是起重机电气系统的主要元件之一，影响其性能和使用寿命。
电机的选型需考虑起重机的运行条件、负载情况和环境温度等因素。
电机的功率和额定电压应符合相应标准要求，同时应选择较高效率的电机，以降低能耗和提高起重机的运行效率。
2.2 电缆选型电缆的选型需根据起重机的负载和运行条件选择适当规格的电缆。
电缆的规格应满足负载电流、电压、环境温度和防护等级要求，避免使用劣质电缆或超载使用电缆，造成安全隐患。
2.3 开关选型起重机电气系统中的开关设备是控制电机运行和电路开关的重要元件。
开关的选型应根据起重机的负载和运行条件选择适当规格的开关，保证其电气参数和机械强度要求，同时应注意开关的品牌和质量，选择具备可靠性和安全性能的开关。
第三章电路设计3.1 电气图设计起重机电气图应符合国家有关电气图符号和规范要求，清晰、准确地反映起重机的运行条件、功能和控制方式等信息。
3.2 控制电路设计起重机控制电路设计应遵循国家有关电气安全法规和技术规范，应考虑起重机的负荷特性、速度稳定性、开关动作可靠性等因素，保证控制系统的稳定性和操作方便性。
3.3 电源电路设计起重机电源电路设计应根据起重机的负载及工作条件，合理选择电源类型和电源参数，保证电源电路的稳定性和安全性。
第四章接地设计4.1 机械接地起重机各部件应采用可靠的机械接地方式，确保起重机各部件之间的接地连续性和安全性。
4.2 系统接地起重机电气系统应做好系统接地工作，以保持系统的接地电位和安全性能。
4.3 防雷接地起重机电气系统的防雷接地应符合国家有关技术要求及标准规定，保证起重机系统在雷电天气下的安全运行。
起重机的电气控制
知识训练
在方轴上可以叠装不同形状的凸轮块，以使一系列动、静触 头按预先安排的顺序接通与断开。将这些触头接到电动机电 路中，便可实现控制电动机的目的 常用的凸轮控制器有KT10 , KT14型。额定电流有25 A , 60 A o型号含义如下:
上一页 下一页 返回
知识训练
凸轮控制器的常用技术数据有额定电流、工作位置数、触点 数等。按重复短时工作制设计，通电持续率为25 %。如用于 间断长期工作时，其发热电流不应大于额定电流。 凸轮控制器的图形符号如图7-2所示。竖虚线为工作位置，
(4)在重物下放时，电动机工作在再生发电制动状态。此时， 应将控制器手柄由零位直接扳至下降第五挡位，而且途径中 间挡位不许停留。往回操作，这是不允许的。
上一页 下一页 返回
知识训练
注意:该控制电路不能获得重载或轻载时的低速下降。为了 在下降时能获得准确定位，需采用点动操作，即将控制器手 柄在下降第一挡与零位之间来回操作，并配合电磁抱闸来实 现。 2.电路分析 在图7-6中，凸轮控制器左右各有5个工作位置，共有9对动 合主触点、3对动断触点，采用对称接法。其中4对动合主触 点接于电动机定子电路进行换相控制，实现电动机正反转;另 外的5对主触点接于电动机转子电路，实现转子电阻的接入和 切除。由于转子电阻采用不对称接法，在凸轮控制器提升或 下放的5个位置，逐级切除转子电阻，以得到不同的运行速度。 3对动断触点，其中一对用于实现零位保护，另两对动断触点 与上升限位开关SQ1和下降限位开关SQ2实现限位保护。
上一页 下一页 返回
知识训练
目前，各工矿企业仍大量使用旧型号的交流磁力控制盘。例 如，平移机构PQR9,PQR9A等系列，升降机构PQR10 , PQR10A等系列。本书以介绍PQR10A系列交流磁力控制盘 为主。 3.磁力控制器 磁力控制器由主令控制器与磁力控制盘组成。采用磁力控 制器控制时，只有尺寸较小的主令控制器安装在驾驶室内， 其余电气设备安装在桥架上的控制盘中。具有操作轻便、维 修方便、工作可靠、调速性能好等优点;但所用电气设备多、 投资大且线路较为复杂。所以，一般桥式起重机同时采用凸 轮控制器与磁力控制器控制，前者用于平移机构与副钩提升 机构，后者用于主钩提升机构。当对提升机构控制要求不高 时，则全部采用凸轮控制系统。
起重机电气设计规范
当所选电动机额定功率Pn=PN时，H的物理意义是： 只要所选电动机的最大转矩倍数λm≥H，则过载校验 通过，或者说，在Pn=PN时，H的取值是对所选电 动机转矩倍数的最小要求值。因为，所选电动机的 λm=2.2时，考虑最大运行转矩与颠覆转矩间留30% 的安全距离，该电动机能够输出最大起动转矩为： Mmax=λm×MN/1.3=2.2×MN/1.3≈1.7MN 这就是H=2.2的来源。 从过载校验公式（87）可以看出，仅从过载能力要 求来讲，所选电动机额定功率值与其最大转矩过载 倍数是可以相互转化的。
《 二、电气保护 三、控制系统 四、电机选择
附录P：电机初选
附录R：电机过载校验 附录S：电机发热校验 五、装置及电阻器选择
一、电源与供电
对电网电压波动范围按GB5226.2中4.3.2交
流电源的电压波动范围规定为：在正常工作 条件下，供电系统，在起重机械馈电线接入 处的电压波动不应超过额定值的±10%的要 求，但FEM标准中规定为±5%，建议在应用 中尽可能要求用户的供电电源符合±5%的国 际通用要求。
3）电动机初选： 根据用户要求采用西门子变频电动机,折算到S1 工作制下的功率为： PS1≥P40/1.2=142/1.2=118.3（kw） 选取：1LG4318—8AB 132 kw S1
运行机构电动机初选 1）计算稳态运行功率： PN=PJ×VY/1000/η/m 2）计算S3 JC=40%基准工作制下所需的电动机的 功率值：Pn≥K PN 式中：K——综合运行速度所体现的作业频繁 程度和惯性功率对发热影响的综合因素系数， 见表2。
起升机构电动机过载校验举例 例1：对起升机构电动机初选中的例1进行过载校验。 已知：额定起重量105t，额定起升速度6m/min， η=0.87，m=1台，电动机：1LG4318—8AB 132kw S1 λm=2.9。 按过载校验公式计算： Pn≥H/m/λm×PQ×Vq/1000/η =2.2/2.9×105×6/6.12/0.87=90KW
探析起重机电气控制系统
探析起重机电气控制系统内蒙古赤峰 024000摘要：起重机电气控制系统当中，非常重要的一项内容是安全与可靠。
因为起重机的机构之间存在着相对复杂的工况，促使控制系统线路变得更为复杂化，不利于调试工作的积极开展，也不利于维护与维修工作的顺利实施。
从传统故障当中发现，当起重机电气控制系统发生故障的时候，需要立即采取停机操作，并且要由专业工作人员，详细排查复杂的电气控制系统中存在的故障。
关键词：起重机；电气控制系统如今我国运输业的快速发展，起重机在运输装卸过程工作中广泛应用。
而起重机的运作离不开各种电气设备的支持，但电气故障的出现对起重机的运作效率和安全性都带来了不利影响。
对此文章围绕起重机电气设备危害因素的影响进行分析，就危害因素的应对提出了系统优化设计的相关问题分析，并探讨电气设备危害因素的预防策略。
1起重机控制系统的发展趋势信息科学技术的发展促进起重机控制向信息化、智能化的方向发展。
在现代信息科学技术中愈来愈多地采用了语音识别技术、图像识别与处理技术、传感控制技术等智能控制技术，并引入专家控制、模糊控制等先进的控制理论。
近年来智能技术的研究持续开展并且取得了较大的进步，随着认知科学与电子信息技术的发展，人工智能技术在各行业将会愈来愈多地得到应用。
同时，智能技术的发展也将促进起重机自动化水平的提高，对我国工业化的发展起到积极的促进作用。
2起重机电气控制系统的设计思路2.1可靠性设计对于产品的预期安全和失效状态进行预估，这是保障可靠性设计能够顺利进行的关键点，也是针对性提升产品可靠性的核心环节。
配置产品系统子集的冗余设计指标，比如元器件、组件和执行单元等，是在起重机电气控制系统冗余设计初期需要开展的关键工作，起重机电气控制系统投入运行后的工作状态，应该通过分析其功能、元器件、使用环境和多因素之间的相互关系进行预估。
为了能够对起重机电气控制系统在实际工作环境下的工作状态、工作能力和寿命进行预测，需要建立力学模型与数学模型，并在故障数据统计分析和试验的帮助下，完成起重机电气控制系统的冗余设计。
起重机的电气控制
起重機的電氣控制起重機是專門用來起吊和短距離搬移重物的一種生產機械，通常也稱為吊車、行車或天車。
按其結構及運動形式的不同，可分為橋式起重機、門式起重機、塔式起重機、旋轉起重機及纜索起重機等。
其中以橋式起重機的應用最為廣泛並具有一定的代表性。
一、橋式起重機的主要結構及運動形式橋式起重機由橋架（雙稱大車），裝有提升機構的小車、大車運行機構及操縱室等幾部分組成。
1- 駕駛室 2-輔助滑線架 3-交流磁力9865 4 3 2 17控制盤 4-電阻箱5-起重小車 6-大車拖動電動機 7-端梁8-主滑線 9-主梁橋架是橋式起重機的基本構件，它由主梁、端梁、走臺等幾部分組成。
主梁跨架在車間上空，其兩端聯有端梁，主梁外側裝有走臺並設有安全欄杆。
橋架的一頭裝有大車移行機構、電氣箱、起吊機構和小車運行軌道以及輔助滑線架。
橋架一頭裝有駕駛室，另一頭裝有引入電源的主滑線。
大車移行機構是由驅動電動機、制動器、傳動軸、減速器和車輪等幾部分組成。
其驅動方式有集中低速驅動、集中高速驅動和分別驅動方式三種：集中低速驅動是由一臺電動機通過減速器同時帶動兩個主動輪，使傳動軸的轉速低於電動機軸的轉速，與車輪的轉速相同，一般是50～100r/min。
集中高速驅動是由電動機通過制動輪直接與聯軸節、傳動軸聯接，再通過減速器與車輪聯接。
這樣，運行機構的傳動軸的轉速與電動機的轉速相同，一般是700～1500r/min。
分別驅動是由兩套獨立的無機械聯繫的運行機構組成。
每套運行機構由電動機通過制動輪、聯軸節、減速器與大車車輪聯接，省去了中間傳動軸。
但分別驅動的運行機構是用兩臺同樣型號的電動機，用同一控制器控制。
分別驅動與集中驅動相比，自重較輕，安裝和維護方便，實踐證明使用效果良好。
目前我國生產的橋式起重機大部分採用分別驅動方式。
小車運行機構由小車架、小車移行機構和提升機構組成。
小車架由鋼板焊成，其上裝有小車移行機構、提升機構、欄杆及提升限位開關。
小車可沿橋架主梁上的軌道左右移行。
桥式起重机电气控制设计说明书
起重机电气控制设计说明书专业题目桥式起重机电气控制设计姓名班级指导教师1.题目:起重量/跨度桥式起重机电器控制设计2.设计内容通过对桥式起重机的学习，按实际要求对起重机各机构电气控制进行设计，培养学生用所学理论知识解决实际问题的能力。
3.设计要求1）设计计算说明书1份2）桥式起重机总电路原理图1张，各机构控制图在说明书上体现.课程设计题目及原始数据：说明：1.大车运行机构的工作级别与起升机构相同，选M5，小车运行机构的工作级别为M5；2.表中所列速度要求，在计算后所得的实际数值可允许有15%的偏差.8T桥式起重机电气控制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。
本文重点研究起重机的控制，通过使用串电阻的调速方法已实现对电机的控制，从而控制起重机。
关键词：起重小车;电动机；串电阻调速目录1．起重机控制系统方案选择…………………………………………2．电机容量选择及调速电阻器计算…………………………………2.1电机容量选择……………………………………………………2.1.1提升机构电机容量选择……………………………………2.1.2大车行走机构电机容量选择………………………………2.1.3 小车行走机构电机容量选择……………………………2.2调速电阻器计算…………………………………………………2.2.1起升机构调速电阻计算…………………………………2.2.2大车行走机构调速电阻器计算……………………………2.2.3小车行走机构调速电阻器计算……………………………3．起升机构控制系统………………………………………………………3.1控制系统组成………………………………………………………3.2起升机构控制电路图……………………………………………3.3起升机构的工作原理……………………………………………3.4系统的保护…………………………………………………4. 大车运行机构控制系统设计………………………………………4.1控制系统组成…………………………………………………4.2大车机构控制电路图………………………………………………5．小车运行机构控制系统设计……………………………………5.1控制系统组成……………………………………………………5.2小车机构控制电路图………………………………………………主钩以外的其他机构机构的工作原理图…………………………结论………………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………1.起重机控制系统方案选择三相异步电动机的工作原理:当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。
起重机电气设计规范(精)
能，当调速装置或正反向接触器故障导致电 动机失控时，制动器应立即抱闸 。为确保制 动器抱闸，制动接触器辅助触点应反馈至控 制系统，确认制动接触器可靠分断，否则断 开总接触器。
三、控制系统
电气控制部分在修订时，其内容包括了原
GB3811-1983，FEM相关部分的内容，同时 增加了变频调速和调压调速的说明。(对吊钩 起重机，当起升机构的工作级别为M4、M5 和M6，且额定起升速度≥5m/min时要求制动 平稳，应采用电气制动方法，保证在0.2～ 1.0G范围内下降时,制动前的电动机转速降至 同步转速的1/3以下,该速度应能稳定运行.)
3）调压调速系统在任何速度上的允许运行时 间相对于电阻器的发热时间常数来讲，均为 长期。故电阻元件的接电持续率应按100%选 用。但由于上升和下降时，机械传动效率相 反，电动机的工作电流不等，所以电阻元件 在JC=100%下的电流值为： I上= IN； I下= IN×η2。
变频调速系统
系统特点： 1）变频调速系统可实现额定频率以下恒转矩调速及 额定频率以上恒功率调速，弱磁升速范围取决于 电机允许的最高运行转速及在最高转速下输出的 转矩能否满足负载的加速要求。 2）动态特性较硬，即：动态速降小，因此适用于起 升及运行机构。运行采用变频调速较采用调压调 速系统其速度稳定性更好。 3）变频调速采用开环还是闭环控制，对于在起重机 上的应用来讲最大的差别在于闭环控制起动转矩 更大，低速运行更平稳，调速范围更宽。 一般起升采用闭环控制，运行采用开环控制。
注：M5及以下K值可选1是因为太小的K值会在负荷试 车的静载试验时，机构不能起吊1.25倍额定载荷。
3）电动机在不同工作制下功率值的折算 将S1工作制下的电动机功率值折算到 S3 JC =40%或S3 JC =60%下的电动机功率值可 参考下式折算： P40≈1.15~1.2 PS1 P60≈1.05~1.1 PS1 对于不同的电动机，其折算系数略有不同，若需 知道准确折算值，需向制造商索取
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
起重機的電氣控制
起重機是專門用來起吊和短距離搬移重物的一種生產機械，通常也稱為吊車、行車或天車。
按其結構及運動形式的不同，可分為橋式起重機、門式起重機、塔式起重機、旋轉起重機及纜索起重機等。
其中以橋式起重機的應用最為廣泛並具有一定的代表性。
一、橋式起重機的主要結構及運動形式
橋式起重機由橋架（雙稱大車），裝有提升機構的小車、大車運行機構及操縱室等幾部分組成。
1- 駕駛室 2-輔助滑線架 3-交流磁力9
8
6
5 4 3 2 1
7
控制盤 4-電阻箱
5-起重小車 6-大車拖動電動機 7-端梁
8-主滑線 9-主梁
橋架是橋式起重機的基本構件，它由主梁、端梁、走臺等幾部分組成。
主梁跨架在車間上空，其兩端聯有端梁，主梁外側裝有走臺並設有安全欄杆。
橋架的一頭裝有大車移行機構、電氣箱、起吊機構和小車運行軌道以及輔助滑線架。
橋架一頭裝有駕駛室，另一頭裝有引入電源的主滑線。
大車移行機構是由驅動電動機、制動器、傳動軸、減速器和車輪等幾部分組成。
其驅動方式有集中低速驅動、集中高速驅動和分別驅動方式三種：
集中低速驅動是由一臺電動機通過減速器同時帶動兩個主動輪，使傳動軸的轉速低於電動機軸的轉速，與車輪的轉速相同，一般是50～100r/min。
集中高速驅動是由電動機通過制動輪直接與聯軸節、傳動軸聯接，再通過減速器與車輪聯接。
這樣，運行機構的傳動軸的轉速與電動機的轉速相同，一般是700～1500r/min。
分別驅動是由兩套獨立的無機械聯繫的運行機構組成。
每套運行機構由電動機通過制動輪、聯軸節、減速器與大車車輪聯接，省去了中間傳動軸。
但分別
驅動的運行機構是用兩臺同樣型號的電動機，用同一控制器控制。
分別驅動與集中驅動相比，自重較輕，安裝和維護方便，實踐證明使用效果良好。
目前我國生產的橋式起重機大部分採用分別驅動方式。
小車運行機構由小車架、小車移行機構和提升機構組成。
小車架由鋼板焊成，其上裝有小車移行機構、提升機構、欄杆及提升限位開關。
小車可沿橋架主梁上的軌道左右移行。
在小車運動方向的兩端裝有緩衝器和限位開關。
小車移行機構由電動機、減速器、捲筒、制動器等組成。
電動機經減速後帶動主動輪使小車運動。
提升機構由電動機、減速器、捲筒、制動器等組成，提升電動機通過制動輪、聯軸節與減速器聯接，減速器輸出軸與起吊捲筒相聯。
操縱室是操縱起重機的吊艙，又稱駕駛室。
在操縱室內，主要裝有大小車運動機構和起升機構的操縱系統和有關裝置，如控制器、保護箱及照明開關箱；有關安全開關，如緊急開關、電鈴開關等。
操縱室一般固定在主梁下方的一端，也有隨小車移動的。
其上方有通向走臺的艙口。
為了安全，艙口處裝有安全開關，避免司機及維護人員上車發生觸電事故。
二、橋式起重機的拖動特點及控制要求
1）具有合適的升降速度。
空鉤能快速升降，輕載的提升速度應大於額定負載的提升速度。
2）具有一定的調速範圍。
對於普通起重機調速範圍一般為3:1，而要求較高的起重機，調速範圍則要求達到5:1～10:1。
3）在提升之初或重物接近預定位置附近時，都需要低速運行。
因此，升降控制應在30%額定速度內分為幾檔，以便靈活操作。
高速向低速過渡應逐級減速，保持穩定運行。
4）提升第一檔的作用是為了消除傳動間隙，使鋼絲繩張緊，為避免過大的機械衝擊，這一檔的電動機的啟動轉矩不能過大，一般限制在額定轉矩的一半以下。
5）在負載下降時，根據重物的大小，拖動電動機的轉矩可以是電動轉矩，也可以是制動轉矩，兩者之間的轉換是自動進行的。
6 為確保安全，要採用電氣與機械雙重制動，既減小機械抱閘的磨損，又可防止突然斷電而使重物自由下落造成設備和人身事故。