桥式起重机的电气控制
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系统(1)
2020/11/20
桥式起重机电气控制系统(1)
桥式起重机电气控制系统
3
4
5
2
6
9 1
桥式起重机示意图
1-驾驶室 2-辅助滑线架 7 3-交流磁力控制盘 4-电阻箱 5-起重小车
8
6-大车拖动电动机 7-端梁 8-主滑线 9-主梁
桥式起重机电气控制系统(1)
桥式起重机电气控制系统
桥式起重机电气控制系统(1)
10t桥式起重机典型电路
主电路介绍：
Q1~Q3为凸轮控制器 YB为断电抱闸制动装置电磁铁线圈 KM用于电路保护
合上QF →凸轮控制器Q1~Q3均在零位时，按 动启动按钮→ KM线圈通电、触点闭合;
通过操作Q1~Q3可分别驱动电动机M1~M4工作， 实现大、小车的移动和吊钩的提升/下降。
桥式起重机电气控制系统(1)
卷扬机主电路
卷扬机为位能 性负载。采用绕线 式异步电动机转子 串五级不对称电阻， 以满足起动和调速 的基本要求。
凸轮控制器Q1 有零位，左、右各 五档工作位置；12 对触头。
触头Q10~Q13 用于正反转控制。
桥式起重机电气控制系统(1)
ห้องสมุดไป่ตู้
卷扬机主电路
触点Q14~Q18 用于短接转子电阻。
用于绷紧钢丝绳的 预备级或提升空钩和轻 载。以及在倒拉反接制 动状态下，低速下放位 能负载。
桥式起重机电气控制系统(1)
1、主钩提升运动：
② 重物提升 Q1转至向上位
置2、3、4、5时， 转子电阻依次减小， 提升速度依次提高。 （负载转矩加大）
桥式起重机电气控制系统(1)
1、主钩提升运动：
③ 低速提升重物的方法
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。
桥式起重机电气控制电路的维护与故障检修
项目五：桥式起重机电气控制电路的维护与故障检修1、了解桥式起重机的结构和电器控制电路的功能。
2、掌握桥式起重机的运动形式维护方法。
3、熟悉桥式起重机主要故障的诊断方法和检修。
1、维修20/5t桥式起重机主交流接触器不吸合的常见故障。
2、维修20/5t桥式起重机副钩能下降但不能上升的常见故障。
3、维修20/5t桥式起重机主钩既不能上升又不能下降的常见故障。
4、维修20/5t桥式起重机起重机不能启动的常见故障。
5、维修20/5t桥式起重机吊钩下降时，接触器就释放（掉闸）的常见故障。
随着现代机械制造技术的不断发展，机械设备在工业企业中的作用和地位越来越重要。
桥式起重机作为现代化生产不可缺少的机械设备，由于作业环境复杂，工作方式特殊，发生故障的概率很高，起重机带病运转的现象普遍存在。
这里以20/5t桥式起重机的电气控制电路进行分析。
一、20/5t桥式起重机电气原理图如图2—5—1所示图2—5—1 20/5t桥式起重机的电路原理二、20/5t桥式起重机电气控制电路进行分析。
20/5t桥式起重机有两个卷扬机构，主钩起重量为20t，副钩起重量为5t。
电路由两大部分组成：凸轮控制器控制大车、小车、主副钩等五台电动机的电路；用GQR-GECDD型保护柜保护五台电动机正常工作的保护控制电路。
1、主交流接触器KM的控制将副钩、小大车凸轮控制器的手柄置于“0”位，联锁触头AC1-7、AC2-7、AC3-7(9区)处于闭合状态，关好横梁栏杆门（SQ8、SQ9闭合）及驾驶舱门（SQ7闭合），合上紧急开关QS4,按下启动按钮SB，交流接触器KM线圈得电，主触点闭合，两副常开辅助触点闭合自锁。
KM线圈得电路径：FU1→1→SB→11→AC2→13→AC3-7→14→SQ9→18→SQ8→17→SQ7→16→QS4→15→KA0 →19→KA1→20→KA2→21→KA3→22 →KA4→23→KM→24→FU1KM线圈闭合自锁路径：后（W13）直接引入各电动机定子接线端。
桥式起重机和电梯电气控制课件
时保证系统的稳定性。
技术要求高
03
变频技术对维护人员的技能水平要求较高，同时该系统成本也
相对较高。
05
式起重机和梯气控制 与养
定期检查与维护
定期检查
对桥式起重机和电梯的电气控制系统进行定期检查，包括电线电 缆、开关、接触器、继电器、变压器等部件。
预防性维护
根据使用情况，制定预防性维护计划，包括清洁、润滑、调整等， 以保持电气控制系统良好的工作状态。
单速桥式起重机和电梯电气控制系统
结构简单
单速桥式起重机和电梯电气控制系统结构相对简 单，电路设计较为基础。
操作方便
该系统操作简单，易于维护，适合低层建筑和起 重作业。
稳定性较差
由于结构限制，单速系统在负载变化时稳定性较差。
双速桥式起重机和电梯电气控制系统
两种速度
双速桥式起重机和电梯电气控制系统具有两种不同的速度，低速 用于近距离操作，高速用于远距离操作。
安全防护措施 在操作过程中，应采取安全防护措施，如佩戴安 全带、使用安全鞋等，防止意外事故发生。
安全警示标识 在桥式起重机和电梯周围设置安全警示标识，提 醒无关人员远离设备，避免意外事故发生。
06
式起重机和梯气控制 改与展
新型控制策略的应用
预测控制
通过预测模型对系统进行优化控制，减少误差和波动。
THANKS
感
控制部分
控制器
是整个控制系统的核心，可以是 一个独立的控制柜或集成到其他 设备中，用于接收输入信号、处
理运算并输出控制信号。
传感器
用于检测起重机或电梯的运行状 态和位置，如限位开关、编码器
等。
执行器
接收控制器的控制信号，驱动相 应的机构执行动作，如接触器、
桥式起重机电气控制系统
10t桥式起重机典型电路
主电路介绍：
Q1~Q3为凸轮控制器 YB为断电抱闸制动装置电磁铁线圈
KM用于电路保护 合上QF →凸轮控制器Q1~Q3均在零位时，按 动启动按钮→ KM线圈通电、触点闭合; 通过操作Q1~Q3可分别驱动电动机M1~M4工作 ，实现大、小车的移动和吊钩的提升/下降。
卷扬机主电路
桥式起重机电气控制系统
单梁桥式起重机
双梁桥式起重机
桥式起重机
单主梁吊钩门式起重机
汽车起重机
旋转起重机
缆索起重机
桥式起重机的结构
桥式起重机一般由桥架（又称大车）、装有提升机构的 吊运车、大车移行机构、操纵室、小车导电装置（辅助滑线）、 起重机总电源导电装置（主滑线）等部分组成。
桥式起重机概述
1、主钩提升运动：
① 预备级：
Q1在向上位置1→ 触点1、3闭合→提升电 机M1正转（触点4~8均不 闭合）→电动机转子全 电阻，工作在机械特性1 。
用于绷紧钢丝绳的 预备级或提升空钩和轻 载。以及在倒拉反接制 动状态下，低速下放位 能负载。
1、主钩提升运动：
② 重物提升
Q1转至向上位 置2、3、4、5时， 转子电阻依次减小 ，提升速度依次提 高。（负载转矩加 大）
倒拉制动：
Q1手柄在上升位置1，由 工件拖动电动机反转，在 倒拉制动状态下低、匀速 下放重物。
断续点动：
Q1在下降1~5与0位之间 往返操作，电动机在下放 与抱闸运动之间点动继续 工作，重物低速下放。
桥架、大车及小车移行机构、 提升机构（主钩、副钩）等。
桥式起重机主要技术参数： 起吊重量、跨度、提升速度、提升高度等。 电力拖动要求： 重载起动；电气调速；断电抱闸制动；设置预备级（张紧钢丝）； 保护： 零压、过载、短路、限位等安全措施。 控制方式：中小型 凸轮控制器、变频调速； 大中型 ① 主钩主令控制器+磁力控制屏，其余凸轮控制器 ② 变频调速。
桥式起重机的电气控制系统和设备
桥式起重机的电气控制系统和设备随着工业技术的不断发展，越来越多的机器开始出现在生产过程中。
这些机器可以大大提高生产效率，让生产过程更加轻松快捷。
其中，桥式起重机就是一种非常常见且重要的机器，它在货物的搬运和物流方面有着非常重要的作用。
而这些机器的电气控制系统和设备则是桥式起重机能够安全、高效工作的重要保障。
电气控制系统是桥式起重机中最重要的部分之一，它控制着起重机的电机、轮组和其他机械部件的运行。
这个系统一般由电动机、电缆、开关和控制器等元件组成。
当机器开始工作时，电气控制系统会通过电源将电流传递到起重机的各个部件中，控制起重机向前、向后、上升、下降和旋转等动作。
这样，起重机可以根据需要在不同的位置和方向进行操作。
在桥式起重机的电气控制系统中，控制器起着非常关键的作用。
控制器通常是一个具有逻辑和计算功能的设备，可以实现对机器的自动控制。
它会检测起重机的传感器和反馈信号，根据这些信号来调整机器的运行状态。
控制器可以帮助桥式起重机在不同的工作环境下确保安全和高效的运行。
例如，当起重机在安装和拆卸重物时，它根据传感器的反馈信号会调整机器的运行状态，保证工人的安全。
此外，在桥式起重机的电气控制系统中还有许多其他的装置和设备。
例如，电缆杆、变频器和限位器等。
这些设备都可以帮助机器的运行更加平稳和安全。
例如，电缆杆可以把电缆固定在起重机的轮组上，防止电缆被轮子卷起来。
变频器可以使电机的运行更加准确和稳定，避免因为电机转速波动而影响机器性能。
限位器可以帮助机器在起重过程中达到最高或最低的位置，避免产生不必要的风险。
总体来看，桥式起重机的电气控制系统和设备是保证整个起重机能够正常运行和安全操作的重要组成部分。
在日常维护和保养过程中，必须要重视这些设备的检查和维护。
只有这样，才能保证起重机的正常工作，并在生产过程中起到重要的作用。
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三、桥式起重机对电力拖动的要求
（一）对起重电动机的要求
1. 起重电动机为重复短时工作制。即FC介于25%～40％。受过载和机 械冲击较大；同时，由于工作时间较短，其温升要比长期工作制的电 动机低(在同样的功率下)，允许过载运行。因此，要求电动机有较强 的过载能力。
（一）对起重电动机的要求
2. 有较大的起动转矩。起重电动机往往是带负载起动，因此要求有较 好的起动性能，即起动转矩大，起动电流小。 3. 能进行电气调速。且调速大多数是在运行过程中进行，而且变换次 数较多，所以不宜采用机械调速，而应采用电气调速。因此，起重电 动机多采用绕线转子异步电动机，且采用转子电路参数
（七）工作类型 起重机按其载荷率和工作繁忙程度可分为轻级、中级、重级和特重级 四种工作类型。
①③轻重级：工作速繁度重低，，经使常用在次重数载少荷，下满工载作机，会通少电，持通续电率持为续40率%，为如15冶%。 用金于和不铸需造紧车张间及内繁使重用工的作起的重场机所。，如在水电站、发电厂中用作安装检 修②④用中特的级重起：级重经：机常经。在常不起同吊载额荷定下负工荷作，，工速作度特中别等繁，忙工，作通不电太持繁续重率，为通60电%，持 续如率冶为金2专5%用，的如桥一式般起机重械机加。工车间和装配车间用的起重机。
案例：三峡1200/125t桥式起重机是世界上单钩起重量最大的起重机。 三峡工程1200/125t桥式起重机主要用于吊装发电机组的转子(直径18.4 米、重量1900吨)、定子等大型关键部件
第一节：桥式起重机概述
起重机是一种用来起重与空中搬运重物的机械设备，广泛应用于工 矿企业、车站、港口、仓库、建筑工地等部门。起重机包括桥式、 门式、梁氏和旋转式等多种，其中以桥式起重机的应用最广。 桥式类起重机又分为通用桥式起重机、冶金专用起重机、龙门起重 机与缆索起重机等。
第八章：桥式起重机的 电气控制
学习目标:
熟悉桥式起重机的基本结构、运动形式、 主要技术参数及对电力拖动的要求
掌握凸轮控制器控制的线路的组成、工作 原理及保护环节
了解PQR10B型主令控制器控制的线路的 基本工作原理及联锁和保护
熟悉桥式起重机常用的保护方法，会分析 10t交流桥式起重机控制电路原理
第一节：桥式起重机概述
（一）对起重电动机的要求
4. 为适应较恶劣的工作环境和机械冲击，电动机采用封闭式，要求有 坚固的机械结构，采用较高的耐热绝缘等级。
起重用的交流异步电动机：YZR(绕线型)和YZ(笼型)系列起重电动机。 在铭牌上标出的功率均为FC＝25％时的输出功率
（二）电力拖动系统的构成及电气控制要求
①小车驱动电动机①速⑥轻下④间一空度为机落提隙台钩应确械造升，能大保抱成的并够于安闸事第将快额全的故一钢速定，负。挡丝升负要担为绳降载求，预张，时采又备紧以的用可挡，减提电防，以少升气止用避辅速和因以免助度机突消过工。械然除大时双断传的；重电动机轻制而系械载动使统冲时，重中击的既物的提可自齿升减由轮
中型： 10? 50t
按起重量 分类
重型： 50t以上
二、桥式起重机主要技术参数
（三二）提跨升度高度 起起重重机机主吊梁具两或端抓车取轮装中置心的线上间极的限距位离置，与即下大极车限轨位道置中之心间线的间距的离距，离称
为称起为重跨机度的，提以升米高（度m），为以单m为位单。位国。产常桥用式的起起重升机高的度跨有度有121/106.5、、1123/1.54、 126/.51、8、1196.5/、182、2.159、/2215、.52、0/2282.、5、213/12.35、m等22，/26每、32m4为/26一m个等等几级种。。其中分 子为主钩提升高度，分母为副钩提升高度。
一、桥式起重机的主要结构和运动形式
桥式起重机的运动形式
①起重机由大车电动机驱动沿车间两边的轨 道作纵向前后运动；
②小车及提升机构由小车电动机驱动沿桥架 上的轨道作横向左右运动
③在升降重物时由起重电动机驱动作垂直上 下运动
实现重物在 垂直、横向、 纵向三个方向 的运动
二、桥式起重机主要技术参数
（一）起重量
热状惯态性，较以大满，足因对此不起同重下机降电速路度多的采要用求过流继电器作过载
二、桥式起重机主要技术参数
（四）运行速度 （运六）行通机电构持在续拖率动电动机额定转速下运行的速度，以m/min为单位。 小车运行速度一般为40～60m/min，大车运行速度一般为100～ 1由35于m桥/m式in起。重机为断续工作，其工作的繁重程度用通电持续率FC%表 （示五。）通提电升持速续度率为工作时间与周期时间之比，一般一个周期通常定为 提10升mi机n。构标的准提的升通电电动持机续以率额规定定转为速1取5%物、上25升%的、速40度%，、以60m%/四mi种n为。单位。 一般提升速度不超过30m/min,依货物性质、重量、提升要求来决定。
又称额定小起型重：量5?，1是0t指起重机实际允许起吊的最大负荷量，以吨（t） 为单位。国产的桥式起重机系列其起重量有5、10（单钩）、15/3、
20/5、30/5、50/10、75/20、100/20、125/20、150/30、200/30、250/30
（双钩）等多种。数字的分子为主钩起重量，分母为副钩起重量。
第一节：桥式起重机概述
通用的桥式起重机是机械制造工业中最广泛使用的起重机械，又称 “天车”或“行车”，它是一种横架在固定跨间上空用来吊运各种 物件的设备。 桥式起重机按起吊装置不同，可分为吊钩桥式起重机、电磁盘桥式 起重机和抓斗桥式起重机。其中尤以吊钩桥式起重机应用最广 。
一、桥式起重机的主要结构和运动形式
对 动电及力控②拖制大车驱动电动机②比一有)一至一般两定为台的3：∶调集1速，中范要或围求分，较别普高驱通的的则起要重达机电到调力(的5速～拖组范1动成0围系)∶(统高1 低速之
的主要动要 求
⑤负载是位能性反抗力矩 ，因此要求在下放重物时起重 ⑦电要动求机有可完工备 作的在电电气动保机护状与态联、锁反环接节制，动由或于再热生继发电电器制的动