桥式起重机电气控制要求
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。
PLC与变频器在桥式起重机升级改造中的应用
PLC与变频器在桥式起重机升级改造中的应用桥式起重机可以减轻或代替人们的体力劳动，提高生产工作的效率，因而被广泛的应用在社会生产和生活的各个方面中。
近年来，随着实际作业复杂程度的加大，对桥式起重机的控制难度也越来越大，综合利用PLC和变频器进行控制能够起到良好的控制效果。
PLC可靠性高、电气控制线路简单、故障容易查找，桥式起重机的电气系统变频器通过PLC进行控制，使设备运行更真确可靠，满足工业要求。
标签：PLC；桥式起重机；控制系统；变频调速1 桥式起重机控制系统要求1.1 桥式起重机介绍及系统控制要求桥式起重机主要是在工程建设施工时，对沉重的物体进行转移与提升，进而减轻人工劳动，给施工带来便捷，提高工作效率，满足实际工程需要。
桥式起重机由升降、旋转、行走、变幅四大机构组成[1]，其中运行机构分为大车运行机构和小车运行机构。
小车运行机构主要对起重机的左右运行方向进行控制。
在一般情况下，小车的操作机构只要一个电动机就可以实现操作，准确完成操作任务，但小车的运行机构则要求两到四个电动机互相配合，共同实现操作目的，完成搬运任务。
在实际运行过程中，由于大车和小车本身质量均比较大，运行过程会产生巨大的惯性，难以实现快速准确控制，因此，为了达到控制效果，通常在桥式起重机上配上制动单元，来实现精准控制[2]。
1.2 设计要求桥式起重机在实际运行操作过程中，经常伴随着谐波污染现象，严重影响着起重机的正常使用，因此，为解决谐波污染，在控制系统中选择使用了PLC控制技术，以解决这个问题，同时达到控制电流峰值的目的，保护整流二极管，延长其使用寿命。
此外，一般在起重机的电源输入端安装断路器，减少或避免逆变器中出现短路现象，保护整个控制系统。
1.3 控制系统基本情况桥式起重机主要是采用PLC进行系统控制，PLC控制系统又叫做下位机控制系统，工业触摸屏系统又叫做上位机控制系统。
在实际运行操作过程中，升降机构主要承受着货物等负载，主副升降机构各配置一个电机，为降低控制成本，在速度控制时，两个电机共同使用一个逆变器进行操作控制，且逆变器选择额定功率较大一些的，方便更好发挥控制效果。
桥式抓斗起重机电气控制系统
本单 位 的桥 式起 重机 系统 采用 接触 器来控 制 主 回路 的启 动 、 停 止 、限 位 开关 限位 。使 用 凸 轮控 制 器控 制转 子 回路 所 串 电阻 的大小及定子 回路的正反转控制来实现大车 、小 车、的前进 、 后退 、零 位 、加 速 、减 速 。主 令控 制 器 的控制 是 由主 接触 器 通 过时 间继 电器逐 级 的改变 所 串 电阻 的 大小来 实 现抓 斗 的 提 升下 降及 开合 的加 速 及减 速等 动 作 。并 且各 电机 均 设 电磁 抱 闸装 置 刹车 。其 中抓 斗 电机 串有 ３ 级 电阻 （ 分别由 ３ 个 时 间 继 电器 与 接触器 配合 进 行 ） 。大 车小 车行 走 电机 串有 ５ 级 电阻 （ 凸轮 控制 器的触 点转 换 实 现的 ） 。 由于 电动机 的工作 电流 直接 通 过 凸轮控 制器 的触 点 ， 所 以开 合 时容 易 出现 冲 击 电流 ， 极 大 的减 少 了接 触器 触点 的寿 命 。转 子 串 电阻 的调 速 方式 也使 所 串 电阻 长 期发 热， 极易烧断 ， 极 大 地浪 费 了 电能 的 同时 也降 低 了 效率 。再 因 工作的环境差 ， 粉尘 、腐蚀性气体极易对电动机转子回路滑环、 碳刷 及 主 回路 接 触 器触 点进 行 腐蚀 及 增 大接触 面 的 电阻等 。 随 之而来的故障率高更换频繁。而且操作面板上 的控制开关种类 繁多 ， 很 容 易出 现误操 作 。 我厂 的桥 式 起重 机 电气 部 分 主要 由 ５ 台 电机 组 成 ： 大 车行 走 电机 （ １ ｌ ｋ Ｗ× ２） 、 小 车行走 电机 （ ３ ． ７ ｋ Ｗ） 、 抓 斗起 升 电机 （ ２ ２ ｋ Ｗ ）及 抓斗 开合 电机 （ ２ ２ ｋ Ｗ） ｃ经分 析改造 后 可 以用 ４台变频 器 传动 ， 并 由 ４台 Ｐ Ｌ Ｃ分 别 加 以控 制 （ 可 编程 控制 器 控 制 电动 机 的 正 、反 转 、调 速等 控 制 信 号进 入 Ｐ Ｌ Ｃ ， 经程序处理后 ， 向 变频器发 出起停 、调速等信号 ， 使电动机工作 ， 是系统的核心。 变频 器是 为 改变 电动机 电源 的频 率从 而实现 电动 机 的调 速 ） 。制 动电 阻是 起 重机 放 下 重物 时 ， 由于重 力 加速 度 的原 因电 动机 将 处于再 生 制 动 状态 ， 拖 动 系统 的动 能要 反馈 到 变频 器 直 流 电路 中， 使 直 流 电 压不 断 上升 ， 甚 至达 到危 险 的地 步 。 因此 ， 必 须 将 再生 到 直 流 电路 里 的能 量 消耗 掉 ， 使 直流 电 压保 持 在 允许 范 围内 。制 动 电阻 就是 用来 消耗这 部分 能量 的。 Ｐ Ｌ Ｃ控 制 的桥式起 重机 变频 调速 系统框 图如 图所 示 。 从 技 术改 造 的 目的 出发 ， 首先 要 考 虑最 大 限度 地 利用 原 有 设 备 和 器件 ， 用 最 小 的投 入 产生 最大 的经济 效 益 。原 有 系统 中
起重机电气标准
在使用过程中，制动轮表面如果出现大于2mm的凹陷或抓痕，贝Ij应将制动轮重新加工，加工后要满足图纸要求。
制动轮工作表面凹陷或抓痕的检查方法：用一把小钢板尺目测抓痕的深度。
制动轮经过几次加工以后，厚度渐渐减小，对于起升机构总的磨损量不应超过原厚的30%，对于运行机构不可超过40%。
制动轮的锥孔与轴不得有相对转动，如发现有相对转动，则应拆开检查键是否被挤扁或是键槽是否扩大。
用涂红铅油法检查轴孔的实际接触面，接触面不低于名义接触面的70%。
制动轮工作表面的工作温度不应超过200℃。
工作表面要经常用煤油清洗，防止由油污使制动轮打滑或造成事故。
（4）制动臂、项杆、框形拉杆、主副弹簧都不应有裂纹和永久变形。
（5）地脚螺栓、锁紧螺母以及锁紧件都不应有损坏或脱落。
过去曾发生过由于锁紧件脱落，轴栓窜出，使制动瓦从制动臂上脱落的事故。
检验液压电磁瓦块式制动器时，首先使液压电磁铁接通电流，这时检查制动的张开量、液压油位必须符合技术说明书要求。
制动杠杆系统和推杆必须灵活，不得有卡塞。
电磁铁线圈的温度不得超过105℃。
2.液压推杆制动器的调整方法（1）制动带与制动轮间隙的调整间隙按规定。
调整方法是：调整螺栓，当达到规定的允许值，再用螺母将其固定。
(2)制动弹簧工作长度的调整：拧开螺母，转动螺杆。
如果制动弹簧为卧式就要调整拉杆上的锁紧螺母。
（3）推杆行程根据下表规定值调整。
3.1.2、应按技术条件调整触点压力、开距、超程。
3.2、电阻器3.2.1、不超过四箱电阻器安装时，可直接叠放。
五箱以上电阻器，宜用电阻架安装。
各架间留有80mm间隙，中间可加隔热板。
布置应有利于散热，便于检修和更换电阻元件。
电阻器前应留有不小于500mm的维修通道。
电阻元件与地板或墙壁之间的距离不小于150mm。
电阻器元件布置应与梁方向平行，电阻器架应牢固，必要时可增加拉板。
连接电阻器的电缆和电线，受热易老化，可用耐热绝缘材料进行包扎。
电阻器实际工作温度不能超过350℃。
项目4桥式起重机电气控制线路分析
（1）电磁抱闸制动器断电制动控制线路
图4-6 电磁抱闸制动器断电制动控制的电路图 1－线圈；2－衔铁；3－弹簧；4－闸轮；5－闸瓦；6－杠杆
项目四 桥式起重机电气控制线路分析
（2）电磁抱闸制动器通电制动控制线路
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图4-6 电磁抱闸制动器通电制动控制的电路图 1－弹簧；2－衔铁；3－线圈；4－铁心；5－闸轮；6－闸瓦；7－杠杆
项目四 桥式起重机电气控制线路分析
4．1项目描述
3．桥式起重机对电力拖动和电气控制的要求
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（1）空钩能快速升降，以减少上升和下降时间，轻载的提升速度应大 于额定负载的提升速度。 （2）具有一定的高速范围，对于普通起重机调速范围一般为3∶1， 而要求高的地方则要求达到5∶1～10∶1。 （3）在开始提升或重物接近预定位置附近时，都需要低速运行。因此 应将速度分为几挡，以便灵活操作。 （4）提升第一挡的作用是为了消除传动间隙，使钢丝绳张紧，为避免 过大的机械冲击，这一挡的电动机的启动转矩不能过大，一般限制在 额定传矩的一半以下。 （5）在负载下降时，根据重物的大小，拖动电动机的转矩可以是电动 转矩，也可以是制动转矩，两者之间的转换是自动进行的。 （6）为确保安全，要采用电气与机械双重制动，既减小机械抱闸的磨 损，又可防止突然断电而使重物自由下落造成设备和人身事故。 （7）要有完备的电气保护与联锁环节
项目四 桥式起重机电气控制线路分析
4．3 项目实施
4．3．2桥式起重机主令控制器控制线路分析
1．主电路分析
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图4-17（a）中QS1为主电路的开关，KM0与KM1为吊钩电动机 正反转控制接触器（控制吊钩升降），YA为三相制动电磁铁， KI1为过电流保护继电器，电动机转子电路中共有7段对称连接 的电阻，其中前2段为反接制动电阻，由接触器KM3、KM4控制， 后4段为起动加速调速电阻，分别由接触器KM5～KM8控制；最 后一段为固定的软化特性电阻，一直串接在转子电路中；当 KM3～KM8依次闭合时，电动机的转子回路中串入的电阻依次 减小，与主令控制器的各控制位置相对应的电动机的机构特性 如图4-18所示。
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。
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。
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桥式起重机电气控制要求
1.起升机构的控制要求
(1)空钩能快速升降，轻载的起升速度应大于额定负载时的起升速度，以减少辅助工作时间。
(2)应具有一定的调速范围，普通起重机调速范围为3:1，要求较高的起重机调速范围可达5:1~10:1。
(3)具有适当的低速区，一般在30%额定速度内应分为几挡，以便灵活操作。
(4)起升第一挡的作用是为了消除传动间隙，将钢丝绳张紧，一般称之为预备级。
这一挡的电动机，启动转矩不能过大，以免产生过强的机械冲击，一般在额定转矩的一半以下。
(5)在负载下降时，根据负载的大小，起升电动机可以工作在电动、倒拉制动、回馈制动等工作状态下，以满足对不同下降速度的要求。
(6)为确保设备和人身安全，起重机采用断电制动方式的机械抱闸制动，以避免因停电造成无制动力矩，导致重物自由下落引发事故。
同时，也还要具备电气制动方式，以减小机械抱闸的磨损。
大车小车的运行机构，只要求具有一定的调速范围和分几挡控制。
启动的第一级也应具有消除传动机构间隙的作用。
为了启动平稳和准确停车，要求能实现恒加速和恒减速控制。
停车应采用电气和电磁机械双重制动。
采用电磁铁式制动器，要求电动机通电时，制动电磁铁也通电，闸靴松开，电动机旋转。
当电动机停止工作时，制动电磁铁同时失电，闸
轮紧抱在制动轮上，从而达到断电制动的目的。