桥式起重机的电气设计
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。
桥式起重机电气控制线路运行介绍
目录
壹
桥 式 起 重 机 的 结 构
贰
行桥 原式 理起
重 机 电 气 控 制 线 路 运
叁
障桥 分式 析起 与重 排机 除电
气 控 制 线 路 故
肆
护桥 与式 保起 养重
机 电 气 控 制 线 路 维
1
起重机类型
桥式起重机：用 于搬运货物，广 泛应用于工厂、 仓库等场所
门式起重机：用 于搬运货物，广 泛应用于港口、 码头等场所
保养项目
检查接触器、继 电器等部件是否 正常工作
检查控制柜内是 否有灰尘或杂物， 保持清洁干燥
定期进行安全检 查和测试，确保 设备安全运行
检查电气元件是 否损坏或老化
检查线路是否有 检查接地线是否
破损或短路
牢固可靠
安全注意事项
定期检查电气控制线路， 确保线路连接牢固，无松
动、破损现象。
定期检查电气控制线路的 绝缘性能，确保绝缘性能
测量法：使用万用 表、示波器等工具， 测量线路的电压、 电流、波形等参数， 判断路 替换为正常部件或 线路，判断故障是 否消失
分析法：根据线路 原理图和故障现象， 分析可能的故障原 因，逐步排查
经验法：根据维修 人员的经验，判断 可能的故障原因， 并进行排查
停止：按下停止按钮， 接触器释放，电机停止
运转
3
常见故障类型
1
2
3
4
电源故障：电源电 压不稳定、电源线
接触不良等
控制线路故障：线 路短路、线路断路、
线路接触不良等
机械故障：机械部 件磨损、机械部件
卡死等
电气元件故障：电 气元件损坏、电气
元件老化等
故障分析方法
桥式起重机教程——桥式起重机电气控制系统
S002为司机室启动按钮，S004为电气室启 动按钮，规定都为绿色按钮。S005为电气室停止 按钮，为红色。 S191、S291分别为主起升和副起升的重锤 限位开关，使用常闭点，当钩头撞击重锤时，重 锤限位开关常闭点断开，主接触器线圈失电，主 接触器断开。 1.2 启动过程 在主断路器Q001和控制回路断路器Q007闭 合的情况下，将电锁S001拧到闭合位置，按下启 动按钮S002或S004，此时，主接触器K001线 圈得电，主接触器吸合，带动自保触点K001闭合， 主接触器线圈保持闭合状态。各机构断路器上口 得电。
32/5桥式起重机电气控制来自 第一节 配电1.配电主电路
电源由集电器取自滑线，380V，50Hz。 引到主断路器Q001上口，再由下口连接到 主接触器K001，再由主接触器下口连接到 各运行机构的断路器上口。 有些电源取自主断路器上口，例如：司 机室空调，电源指示灯。 变压器一次侧取自主断路器上口，二次 侧用于照明和电源插座等用电。 注意：配电主电路主要表示的是起重机 电源的分配，和电源的来源，主要是主断 路器上口和下口的区分，防止意外触电。
1.3 断电过程 将电锁拧至断开状态或按下停止按钮，主接 触器线圈断电，主接触器断开。 注意：不建议将急停按钮用于频繁断电，建议 只用于紧急情况下的断电。急停按钮按下后，主 断路器处于跳闸状态，再次启动起重机时，必须 先将主断路器闭合。并且影响断路器使用寿命。 1.4 常见故障 起重机不启动： 检查Q001、Q007是否处于闭合状态，检查 重锤限位开关触点是否闭合，检查主接触器线圈 接线是否牢固，线圈是否损坏，检查停止按钮、 电锁开关接线是否牢固，其闭点是否接触良好， 检查主接触器自保点K001是否闭合正常。等等
2.配电控制电路
1.1 识图
桥式起重机电气控制毕业设计方案
10T/50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10T/50 bridge crane electrical control designABSTRACTBridge crane is a bridge in an elevated running track as a bridge-type crane, also known as Crane。
Bridge crane installed in the bridge along the track on both sides of the elevated vertical run，Lifting trolley along the bridge on the laying of the track in the horizontal run, which constitute the scope of work of a rectangle, you can take full advantage of the space bridge was being lifted the following materials, the hindered from ground equipment.Bridge crane widely used in indoor and outdoor warehouses, factories, docks and outdoor storage yard, etc.Bridge crane bridge crane can be divided into ordinary, simple beam bridge crane and metallurgical three special bridge crane.Lifting bodies, including the motor, brake, reducer, drum and pulle y blocks。
桥式起重机电气控制线路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 桥式起重机旳构造
❖ 桥架：横跨车间旳主干部分，同步也是桥式起重机其他部 分旳安装基础。例如，驾驶室、小车及交流磁力控制盘等 等都是装在桥架上旳。
❖ 大车：大车驱动整个桥式起重机在铺设旳轨道上走行。有 旳桥式起重机用一台电动机驱动大车，有旳用两台电动机， 本教材简介旳是两台驱动电机驱动。
❖ 大车限位保护
❖ SA4：是同一个凸轮控制器旳不同触点。假设
❖ KM10迈进，KM11后退，迈进时上边支路SA4 触
❖ 点闭合，下边支路触点断开。后退时，上边支路
❖ SA4触点断开，下边支路触点闭合。若，迈进中 达
❖ 到限位位置，KM10断，把凸轮控制器打到后退 档
❖ 上，下边SA4触点闭合，大车能够后退。
❖ SA1扳到”上升1”位： 3、5、6、7号触点闭合； 3号触点闭合：引入上升限位SQ9常闭触点； 5号触点闭合：上升方向电动机接触器KM1吸合； 6号触点闭合：KM3吸合，电磁抱闸松开； 7号触点闭合：KM4得电，切除转子串旳第一段 电阻。
❖ SA1扳到“上升2”位：
3、5、6、7、8号触点闭合，与“上升1”档比 较，KM5吸合，切掉第二段电阻，电动机转速更 高。1档主要用来绷紧起升钢索，低速起升，降 低冲击。
主起升电动机旋转控制线路
SA1
1
KA
2
SQ9
3
4
5
KM2
KM1
6
KM2 7
KM3 8
9
10
11
12 KM2
KA1 KA
KM1
KM2
KM1
KM1
KM9
KM3
KM4
KM5
KM6
桥式起重机电气控制线路运行介绍
桥式起重机电气控制线路运行介绍
1.主控制电路：
主控制电路是控制起重机主梁上电动机运行的关键电路。
它通常包括控制主电动机的起动、制动、正反转等功能。
起动电路通过起动接触器将电动机与电源连接，使电动机转动起来。
制动电路通过制动接触器将电动机与电源断开，使电动机停止转动。
正反转电路通过正反转接触器控制电动机正反转运动，实现起重机的前进和后退。
2.限位保护电路：
限位保护电路是用来保护起重机行走机构的电路。
它通常包括起重机左右行走限位、前后行走限位等功能。
当起重机的行走到达限位位置时，限位保护电路会自动切断电动机电源，停止起重机的行走，以保护机械结构的安全。
3.紧急停止电路：
紧急停止电路是在紧急情况下，迅速切断电动机电源，停止起重机运行的电路。
一般情况下，紧急停止按钮会放置在机械操作员容易触及到的位置，如操作台、控制箱等处。
当发生紧急情况时，操作员可以按下紧急停止按钮，即可使起重机立即停止运行，确保操作人员的安全。
4.着陆线控制电路：
着陆线控制电路是用来控制起重机的货物吊取和放下的电路。
它通常包括启动按钮、停止按钮、上升按钮、下降按钮等功能。
通过按下相应的按钮，操作员可以控制货物的运动，完成起重任务。
以上是桥式起重机电气控制线路运行的简要介绍。
桥式起重机的电气控制线路具有复杂性和安全性要求高的特点，要求电路设计合理、可靠，并符合相关的安全标准。
对于操作人员来说，熟悉电气控制线路的原理和工作方式，掌握正确的操作方法，能够保证起重机安全、高效地运行。
桥式起重机的电气控制线路
项目五 桥式起重机电气控制线路 桥式起重机的结构及运动形式
普通桥式起重机一般由起重小车、桥架（又称大车）运行机构、 桥架金属结构、司机室组成。
起重小车又由起升机构、小车运行机构、小车架和小车导电滑 线等组成。小车上的提升机构有20吨的主钩与5吨的副钩 。
起重小车是经常移动的，提升机构、小车上的电动机，电磁抱 闸的电源通常采用滑触线和电刷供电，由加高在大车上的辅助滑触 线来供给的。转子电阻也是通过辅助滑触线与电动机连接。
桥式起重机控制线路分析 转子串电阻电动机的机械特性
桥式起重机控制线路分析
（二）桥式起重机保护电路 桥式起重机电路有欠压、零压、零位、过流、行程终端限位保护和安全
一、电气控制器件 长行程电磁瓦块式制动器
当机构要求有较大的制动力矩时，可采用长行程制动器。
一、电气控制器件 凸轮控制器
控制器是一种大型的手动控制电器，它分鼓形的和凸轮的两种。
凸轮控制器主要用于起重设备中控制中小型绕线式异步电动机的起 动、停止、调速、换向和制动，也适用于有其他相同要求的其他电力 拖动场合，如卷扬机等。
桥式起重机电气控制线路
学习目标 项目导入 相关知识 应用举例 习题与思考
项目五 桥式起重机电气控制线路
学习目标
1、了解桥式起重机的基本结构与运动形式。 2、了解桥式起重机对电力拖动控制的主要要求。 3、能检修电流、电压继电器、凸轮控制与主令开关的电气故障。 4、掌握电压、电流继电器动作值的调整方法。 5、能分析与设计绕线式异步电动机控制电路。 6、能绕线式异步电动机控制线路的安装接线。 7、能运用本项目所学知识分析桥式起重机的电气控制线路工作原理。 8、掌握绕线式异步电动机控制线路的电气故障现象分析与排除故障。
电气控制线路 电流继电器动作值整定及返回系数测量
阐述桥式起重运输机的供电设计
阐述桥式起重运输机的供电设计引言桥式起重机是在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。
起重机通常采用滑触线供电方式。
在设计中若能较为准确的计算出天车的计算电流与尖峰电流，选择最合适的滑触线规格，再经行压降计算校验通过后，可从供电电缆、滑触线开关箱、天车滑线、上级配电屏、变压器等各个方面节省投资。
起重机的供电（1）起重机宜由专用回路供电，一般可引自配电屏，重要的或特大型起重机宜直接引自变电所。
（2）起重机通常采用滑触线或软电缆供电。
（3）起重机的滑触线上不应连接与起重机无关的用电设备。
负荷计算起重机负荷计算分为计算电流和尖峰电流两部分。
计算电流用于选择滑触线的型号及初步选择滑触线供电电缆的规格。
尖峰电流则用作校验滑触线及供电电缆的电压降。
2.1计算电流确定起重机计算电流的方法很多，有需要系数法、二项式法、负载系数法等。
在采用二项式法或需要系数法计算时，因为起重机负荷为断续工作制，按照规定，必须将额定功率统一换算成负载持续率为25%时的有效功率进行计算，计算比较复杂。
同时，二项式法中，可采用的系数值c、b（见表一）范围太小，上、下二个系数值之间相差太大，在确定选用哪个系数值时比较困难，往往造成计算结果偏大或偏小。
目前国际上通用的计算方法是按照起重机上不同传动机构的工作级别（M级或A级），折合成该机构传动电动机的负载持续率（FC%）来进行计算。
这种计算方法，不用根据生产的繁忙程度来选择不同的计算系数，而是直接根据起重机资料中的各电机的工作级别来选择相应的负载系数，计算简单可靠，被称为负载系数法。
采用负载系数法计算时，不可能同时工作的负荷可不列入计算容量中，供检修起重机用的电动葫芦等亦不列入计算容量中。
在统计设备容量时，应考虑增加空调和照明等辅助设备的用电量，可根据起重机的大小，每台起重机增加15～30kW的用电量。
2.2尖峰电流为了验算滑触线路上的电压降是否在允许范围以内，需用尖峰电流来进行检验，尖峰电流的计算公式如下：最大电流式中，Ijs计算负荷电流（A）；IJD最大一台电动机额定电流（A）；MJD最大一台电动机额定功率（KW）；K最大一台电动机起动电流倍数（卷线型电动机K=2，笼形电动机K=5）；∑M所有电动机额定功率之和（KW）。
- 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)。
哈爾濱工業大學本科畢業設計（論文）
摘要
這次設計首先詳細分析了可編程控制器的特點、功能、組成和工作原理，與繼電器接觸器控制系統相比在實際應用中的特點與優勢，確定了可編程控制器控制橋式起重機的可行性。
另一方面，詳細研究了起重機的工作原理，特別是凸輪控制器和主令控制器的控制原理、控制線路和各種保護環節，並以15/3噸橋式起重機為模型，重點分析該起重機的控制線路。
以此為對象，對可編程控制器規模進行了估算並選擇了FX2—32MR型機器機型，根據其輸入/輸出信號及PLC地址編號，對PLC控制系統進行了設計，編制出PLC的控制梯形圖和PLC外部接線圖。
我們還設計了電氣控制櫃和控制面板。
最後，我們設計了PLC的安裝與抗干擾措施並進行了PLC系統的試運行與維護。
在這次設計中，在老師的引導下，注重理論與實踐的結合，為今後的研究和學習探索了道路，積累了經驗。
設計過程中，自己動手查找資料、將學習到的理論知識應用到實際的設計工作中的能力得到了提高。
關鍵字可編程控制器；PLC；橋式起重機；電氣控制系統
Abstract
In this design, first of all, we analyzes the characteristics, function, constitutes and the work principle of the programmable controller in detail. With after electric appliances contact machine control the system compare in physically the application of the characteristics and advantage, made sure programmable controller to control the bridge type derrick of possibility. Studied the work principle of the derrick in detail on the other hand, especially the cam controller and lord make the control principle ,the control circuit and various protection link of the controller, and with 15/3 ton bridge type derricks for model, the point analyzes the control circuit of that derrick. Take this as object, carry on programmable controller scale to estimate and chose the FX2 — 32 MR type machine model, according to its importation/output the signal and the PLC address serial number, to PLC control the system carried on a design, drawing up a control trapezoid diagram of PLC
Key words Programmable controller PLC Bridge type derricks Electricity control system.
目錄
摘要 (I)
A bstract (II)
第一章概述 (1)
1.1 桥式起重机概述 (1)
1.2 桥式起重机对电力拖动和电气控制系统的要求 (1)
1.3 可编程控制器概述 (2)
1.4 可编程控制器的特点与功能 (4)
1.5 可编程控制器的分类 (7)
1.6 可编程控制器的应用和发展 (9)
1.7 可编程控制器与继电器接触器控制系统的比较 (10)
1.8 可编程控制器的组成与工作原理 (11)
第二章电气控制系统原理的设计 (19)
2.1 凸轮控制器及其控制线路 (19)
2.2 主令控制器及其控制线路 (25)
2.3 15/3吨桥式起重机的控制线路分析 (35)
2.4 元器件表 (39)
第三章可编程控制器控制系统设计 (40)
3.1 可编程控制器规模的估算和机型的选择 (40)
3.2 输入/输出信号及PLC地址编号 (42)
第四章电气控制柜和控制面板的设计 (44)
4.1 电气控制柜的设计 (44)
4.2 控制面板的设计 (46)
第五章 PLC控制系统的安装与维护 (47)
5.1 PLC的安装与抗干扰措施 (47)
5.2 PLC系统的试运行与维护 (50)
附录A:15/3T桥式起重机部分电器元件明细表 (53)
设计总结 (55)
致谢 (56)
参考文献 (57)
第一章概述
這一部分主要對橋式起重機和可編程控制器的結構和原理作了簡單的介紹，並把繼電器控制系統和PLC控制系統相互作了比較，以體現出兩種控制系統的優缺點。
1.1 橋式起重機概述
起重機是具有起重吊鉤或其他取物裝置（如抓鬥電磁吸鐵集裝箱吊具等）在空間內實現垂直升降和水準運移重物的起重機械。
它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。
起重機廣泛應用於工礦企業、車站、港口、倉庫、建築工地等場所，以完成各種繁重任務，改善人們的勞動條件，提高勞動生產率，是現代化生產不可缺少的工具之一。
按其結構不同起重機分為橋式起重機、門式起重機、塔式起重機、旋轉起重機、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，一般用在車間內部或露天裝卸及起重運輸工作。
這種起重機主要由橫跨車間並沿車間長度鋪設的軌道上縱向移動的橋架（俗稱大車）沿橋架上軌道橫向移動的行車（俗稱小車）以及裝在行車上的起升機構組成。
1.2 橋式起重機對電力拖動和電氣控制系統的要求
（1）提升用的電動機，經常有載起動，起動轉矩大，起動電流要小，有一定的調速範圍，所以應該用繞線式非同步電動機。
（2）空鉤能快速上升，以減少輔助工時，輕載的提升速度應大於
額定負載的提升速度。
（3）具有一定的調速範圍，要有適當的低速區，用於起吊和重物下降快到地面時。
（4）在提升之初或重物接近預定位置附近時，都需要低速運行。
因此升降控制應將速度分為幾檔，以便靈活操作。
（5）提升第一檔的作用是為了清除傳動間隙，使鋼絲繩張緊，為避免過大的機械衝擊，這一檔作為預備級，電機的啟動轉矩不能過大，一般限制在額定轉矩的一半以下。
（6）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。
（7）為確保安全，要採用電氣與機械雙重制動，既減少機械抱閘的磨損，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。
（8）要有完備的電氣保護環節與聯瑣環節：短路、超載和終端保護等。
1.3 可編程控制器概述
自1969年第一臺可編程控制器面世以來，經歷了20多年的發展，可編程控制器已經成為一種最重要、最普及、應用場合最多的工業控制器，可以說只有可編程控制器才是真正的工業控制電腦。
初期可編程控制器只是用於邏輯控制的場合，用於代替繼電控制盤，但現在可編程控制器已進入包括過程控制、位置控制等場合的所有領域。
現在
可編程控制器繼續保留了原來邏輯控制器的所有優點，同時它吸收發展了其他控制設備（如過程儀錶、電腦等）的優點，在許多場合只需可編程控制器即可構成包括邏輯控制、過程控制、數據採集及控制和圖形工作站的經濟合算、體積小巧、設計調試方便的綜合控制系統。
通過1987年2月IEC對可編程控制器的定義，我們可以看到可編程控制器是一種什么樣的控制裝置。
“可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計，它採用一類可編程的記憶體，用於其內部存儲程式，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術操作等面向用戶的指令，並通過數字式或模擬式輸入輸出控制各種類型的機械或生產過程。
可編程控制器及其有關外部設備，都按易於與工業控制系統聯成一個整體、易於擴充其功能的原則而設計。
”
由上述定義可以看到，可編程控制器是“數字運算操作的電子系統”即為電腦產品。
“專為在工業環境下應用而設計”，即為工業電腦。
這種工業電腦採用“面向用戶的指令”。
因此編程方便，它能完成“邏輯運算、順序控制、定時、計算和算術操作”，它還具有“數字量或模擬量輸入輸出控制”的能力。
並且非常容易與“工業控制系統聯成一體”，易於擴充。
這就是新一代的、現場工人易於接受的“藍領電腦”，是真正的工業控制電腦。