桥式起重机电气控制系统设计
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
桥式起重机控制系统设计毕业论文
桥式起重机控制系统设计毕业论文目录1绪论 (1)1.1传统桥式起重机控制系统存在的问题 (1)1.2桥式起重机电气传动技术的国内外发展概况 (1)1.3本课题的研究意义及主要内容 (2)2矢量控制变频调速 (4)2.1变频调速的基本原理 (4)2.2变频器的基本结构 (6)2.3变频调速的控制方式—矢量控制方式 (6)3 变频调速桥式起重机系统总体方案设计和部件选型 (8)3.1桥式起重机系统 (8)3.1.1各机构组成和特点 (8)3.1.2传统桥式起重机机的电气控制系统 (8)3.2本系统总体方案设计 (9)3.3系统的部件设计 (10)3.3.1电机的选用 (10)3.3.2变频器的选用 (12)3.3.3常用辅件的选择 (16)4可编程序控制器在桥式起重机变频控制系统中的应用 (19)4.1 PLC的系统组成与各部分的作用 (19)4.2可编程序控制器 (19)4.3变频调速起重机控制系统设计 (20)4.3.1系统控制的要求 (20)4.3.2控制系统的I/O点及地址分配 (20)4.3.3 PLC配置 (22)4.3.4.电气控制系统原理图 (23)4.3.5各机构的安全保护及检测 (25)5桥式起重机变频调速系统软件设计 (27)5.1 S7一200PLC网络的通信协议及本系统采用的通信协议 (27)5.1.1 S7-200PLC网络的通信协议 (27)5.1.2本系统采用的通信协议 (27)5.1.3上位机和PLC之间的通信 (27)5.2 PLC程序设计 (29)5.2.1 PLC编程软件概述 (29)5.2.2 程序设计 (30)5.3系统抗干扰措施 (37)6全文总结及其展望 (38)6.1全文总结 (38)6.2研究展望 (39)参考文献 (40)致谢 (41)1绪论1.1传统桥式起重机控制系统存在的问题桥式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位。
但在实际使用中，结构开裂仍时有发生。
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。
基于PLC的桥式起重机电气控制系统设计 唐跃顺
基于PLC的桥式起重机电气控制系统设计唐跃顺摘要：随着科学技术水平的不断提高，桥式起重机被广泛地应用于国民经济的各个领域之中，其主要的用途是物料搬运、装卸。
桥式起重机不仅有利于减轻或代替人们的体力劳动，更有利于提高劳动率。
近年来，随着实际作业复杂程度的加大，对桥式起重机的电气控制难度也越来越大，而PLC被广泛地应用其中，并起到了良好的控制效果。
基于此，本文从对PLC变频调速的简述出发，对基于PLC的桥式起重机电气控制总体设计以及控制系统设计进行了研究。
关键词：PLC；桥式起重机；电气控制系统设计引言桥式起重机主要是依靠按照起升机构与在同一平面内的两个互相垂直的移动，不仅可以在场地上作业，还可以应用于上空作业，是工矿企业广泛使用的一种起重运输机械。
它具有承载能力大、工作可靠性高、制造工艺相对简单等优点。
但在实际使用中，由于传统桥式起重机的电控系统采用转子回路串接电阻进行有级调速，控制方式为“继电-接触器”控制，采用这种控制方式的起重机机械特性软，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；继电-接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高，控制柜体积大；桥式起重机工作环境差，工作任务重时，电动机以及所串电阻烧损和断裂故障时有发生。
要从根本上解决这些问题，只有彻底改变起重机传统的电气控制方式。
近年来，随着计算机技术的迅猛发展，同时也带动了电气传动和自动控制领域的发展。
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，基于PLC在桥式起重机电气控制系统中的应用提供了有利条件。
1对PLC变频调速的简述PLC作为一种在数字运算的基础上进行操作的工程电子系统，已经在各类自动控制系统当中被大范围的使用，有助于对机械设备的运转状态进行控制。
其中心部分为一个能够进行编写程序的储存器，之后工作人员将数字输入、模拟输入、定时、控制流程、逻辑运算等一系列程序和指令在编写好之后储存在中心储存器当中、利用I/O设备或者相关接口进行输出，从而在各类机械设备运转和展开生产的过程当中实施控制。
第五章桥式起重机电气控制线路
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，减 少冲击。
大车限位保护 SA4：是同一个凸轮控制器的不同触点。假设 KM10前进，KM11后退，前进时上边支路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，前进中达 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，大车可以后退。
主起升电动机旋转控制线路
通过控制接触器KM的通断来保护电动机。 按钮SB：控制线路上电按钮，按下SB，KM自
锁，自锁回路中有两个辅助触点。
SA2、SA3、SA4：凸轮控制器在保护电路中的 触点。SA2辅助起升；SA3小车行走；SA4大车 行走。当它们都在零位时，保护电路中的对应触 点闭合，这时才允许系统上电，防止电动机误启 动。
SA1位于“下降3”档 2、4、6、7、8号触点闭合。 2号：不需要引入上升限位保护； 4号：电动机力矩反转，与重物下放方向一致； 6号：电磁抱闸松开； 7、8号：切掉头两组电阻。 空钩和轻载时，下降力矩不足以克服摩擦力，所以 需要增加下降力矩才能使空钩或轻的重物下降。下 降4、下降5档位下降速度更快。
SA：应急开关 KA0：主供电线路过流保护。 KA2、3、4、5：各个电动机拖动支路过流保护
SQ5：副起升位置开关。当副钩起升时，SA2在 自锁回路中的触点断开，若起升达到极限高度， SQ5断开，自锁被破坏。（接触器自锁回路中另 一个辅助触点的作用）
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 pulley blocks。
桥式起重机的PLC控课件
限护装置是用于防止 因操作不当而引发的事故的重要设备。
VS
详细描述
限位保护装置包括上升限位、下降限位和 运行限位等，能够分别在起重机上升、下 降和运行到特定位置时，自动切断电源， 从而防止因操作不当而引发的事故。
防风装置
总结词
桥式起重机的防风装置是用于防止大 风天气下起重机被风吹翻的重要设备。
起重机的动作。
数字量输入模块
接收来自开关量输入信号，如 按钮、限位开关等。
数字量输出模块
将中央处理单元发出的数字信 号转换为开关量输出，用于控 制接触器、继电器等执行器。
中央处理单元
CPU
PLC控制系统的核心，负责数据 处理和控制输出。
存储器
用于存储程序、数据和系统信息。
电源模块
为PLC控制系统提供稳定的直流电源。
1
定期更换磨损严重的钢丝绳， 以确保安全可靠。
检查电气设备接线是否牢固， 避免因松动导致安全隐患。
对起重机结构进行全面检查， 确保无疲劳裂纹等安全隐患。
特殊环境的维护与保养
在潮湿、高温、粉尘等恶劣环境下使用起重机 时，应加强检查和维护。
在寒冷环境下使用时，应注意保温，避免因温 度变化导致结构损伤。
程序调试与优化
通过模拟实验和现场调试，对程序进 行调试和优化，提高控制精度和稳定 性。
01
02
硬件配置
根据桥式起重机的硬件配置，选择合 适的PLC型号和I/O模块，确定输入输 出信号的数量和类型。
03
控制算法设计
根据桥式起重机的控制要求，设计合 适的控制算法，如PID、PWM等，实 现速度、位置等控制量的调节。
优化程序
根据实际运行情况和用户反馈， 对程序进行优化和改进，提高控
桥式起重机电气控制系统
表41 副钩小车凸轮控制器2SA-3SA触点 工作状态表
表42 大车凸轮控制器4SA触点工作 状态表
第4章 桥式起重机电气控制系统
4 53 电气控制系统的保护 照明及信号电路
1电气控制系统的保护
2电气控制系统的照明及信号电路
2若下放空钩或空载时误将主令控制器手柄置于下放第一、二档， 如果此时电动机的启动转矩比负载转矩还大，将出现负载不降反升的 现象。此时应立即将手柄扳至下放各档，就可避免此现象的发生。
3下放第三、四、五档为强力下放，电动机工作于反向电动状态， 从下放第三至第五档，转子外接电阻越来越小，电机下放轻载的转速 越来越高，但不超过同步转速。
第4章 桥式起重机电气控制系统
4 22 下放负载时电动机的工作状态
下放负载时电动机的三种工作状态 1反转电动状态
Tf＞Tw;负载很轻，不能依靠自重下降，而电动下放，称强力下放; T=TL= TfTw Tf= T+Tw
第4章 桥式起重机电气控制系统
2 发电反馈制动状态
轻载高速下放 T=TL=TwTf ; T+Tf=Tw ，此时Tw为原动转矩; 要点：①电源相序反接，产生顺时针方向的旋 转磁场。
4顺序联锁保护环节。 5完善的保护环节：过电流保护、零电压保护与零位保护、短路 保护、限位保护等。
第4章 桥式起重机电气控制系统
4 5 15/3t 桥式起重机电气控制系统
简单介绍 451 供电特点
第4章 桥式起重机电气控制系统
4 52 15/3t 桥式起重 机各运动机构的电气控制
第4章 桥式起重机电气控制系统
第4章 桥式起重机电气控制系统
4 3 凸轮控制器的控制电路
431 电路特点
1可逆对称电路 凸轮控制器左右各档其触点通断
桥式起重机电器控制线路图
停止
门开关
KA4
KA3
KA2
KA1
KA0
SQ7
SQ8
SQ9
启动
凸轮零位保护
AC1-7
AC2-7
AC3-7
KM
W11
KM
AC1-6
AC2-6Байду номын сангаасSQ1
AC3-6 SQ3
W13
SQ6
SQ2
SQ4
副钩限位
AC1-5
AC2-5
小车限位
大车限位 AC3-5
主钩
AC4
S1
S2 S3
KA5
S5 S6
S4 S7 S8
I>
KA2 过流继电器
U14
AC1
AC2
V12
U13
AC3 凸轮控制器
KM2 上升
W13
KM1 下降
KM3
KM4 S7 KM5 S8 KM6 S9 KM7 S10 KM8 S11 KM9 S12 0 0
0表示零位时闭合
凸轮控制器
凸轮控制器
YB1 液压制动
W13 1U 1V 1W
M1
YB2 液压制动
W13 2U 2V 2W
3R
4R1 4R2 4R3 4R4 4R5
4R
副钩凸轮控制器
小车凸轮控制器
大车凸轮控制器
提升开始和重物下降到预定位置附近时，需要低速，因此 在30％额定速度内应分为几挡，以便灵活操作。
提升的第一挡作为预备级，是为了消除传动的间隙和张紧 钢丝绳，以避免过大的机械冲击，所以启动转矩不能太大。
为了避免在转换的过程中发生过高的下降速度,在KM9电路中, 常用辅助常开触点KM9自锁,同时为了不影响提升的速度,在该 支路中在串联一个常开辅助触点KM1,这样可以保证主令控制 手柄由强力下降位置向制动下降位置转换前,接触器KM9始终 有电,只有手柄扳至下降的位置时,接触器KM9才断电。
10吨位桥式起重机的总体设计
10吨位桥式起重机的总体设计一、引言桥式起重机是一种常见的起重设备，它由桥架、起重机械和电气系统组成，主要用于工业和建筑等领域的货物搬运。
本文将对一种重量为10吨的桥式起重机进行总体设计，包括结构设计、动力系统设计和控制系统设计等方面。
二、结构设计1.桥架设计桥架是起重机的主要支撑结构，其设计要充分考虑机械强度和稳定性。
对于10吨位的桥式起重机，桥架应具有足够的刚性和承载能力。
设计时可以采用双梁和四轮驱动的结构，桥架材料可以选择高强度钢材制作，以确保起重机在工作时的稳定性和安全性。
2.起重机械设计起重机械是桥式起重机的核心部件，其设计应满足起重货物的需求。
10吨位的起重机械应具有足够的起重高度和起重速度。
同时，起重机械的设计还应考虑附加装置的安装，如翻转夹具和吊具等。
起重机械的选择可以根据具体的工作要求，如起重高度、加载方式等来进行。
3.结构优化在桥式起重机的设计过程中，应通过结构优化方法对各部件进行优化设计，以提高整机的效率和性能。
结构优化可以通过有限元分析等方法来进行，以获取最佳设计方案。
同时，还可以采用轻量化设计和模块化设计来降低整机重量和提高制造效率。
三、动力系统设计桥式起重机的动力系统设计主要包括驱动装置和传动系统。
驱动装置可以选择电动驱动或液压驱动，具体选择可以根据需求来确定。
传动系统主要包括齿轮传动和链传动等，其设计应满足起重机的工作负荷和速度要求。
同时，还应考虑安全保护装置的安装，如过载保护和限位装置等，以确保起重机在工作过程中的安全性。
四、控制系统设计桥式起重机的控制系统设计主要包括电气控制和自动控制两个方面。
电气控制主要包括起重机的开关控制和驱动控制等，其设计应考虑安全可靠和操作方便。
自动控制可以通过PLC控制或计算机控制来实现，以提高起重机的自动化程度和操作效率。
同时，还应考虑远程控制和数据采集等功能的设计，以满足用户的不同需求。
五、安全性和可维护性设计在桥式起重机的总体设计中，安全性和可维护性是非常重要的考虑因素。
桥式起重机电气控制线路资料
§3 桥架金属结构
桥架的构造型式主要取 决于主梁的结构型式，比 较典型的结构有四桁架式 和箱型截面的双腹板梁式 两种。
一、四桁架式桥架 桥架的两根主梁都是由 四个平面桁架组合成的封 闭型空间结构。 主桁架和副桁架； 上、下水平桁架连接之。
*提升机构与移动机构对电力拖动自动控制的要求
1、具有合理的升降速度。 2、具有一定的高速范围（2-3） 3、为消除传动间隙，将钢丝绳张紧，以避免过大的机械冲出，提升的第一档应作 为预备级，该级起动转矩一般限制在额定转矩的一半以下。 4、下放重物时，依据负载大小，拖动电动机可运行在下放电动状态、倒拉反接制 动状态、超同步制动状态或单相制动状态。 5、必须设有机械抱闸以实现机械制动
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起重机电动机的工作状态分析
*提升物品时电动机的工作状态 *下降物品时电动机的工作状态 1、反转电动状态 2、再生制动状态 3、倒拉反接制动状态 4、单相制动状态
提升物品时的电动状态
下放物品时的三种工作状态
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第二节 起升机构的电气控制
*凸轮控制器的起升机构控制电路
*主令控制器起升机构的电路
起重量 又称额定起重量，是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。
二、20/5t桥式起重机对电力拖动的要求
1. 桥式起重机的工作环境较恶劣，经常需带载启动，要求电 动机的启动转矩大，启动电流小，且有一定的调速要求，因 此多选用绕线转子异步电动机拖动，用转子绕组串电阻实现 调速。 2. 要有合理的升降速度，空载、轻载速度要快，重载速度要 慢。 3. 提升开始和重物下降到预定位置附近时，需要低速，因此 在30％额定速度内应分为几挡，以便灵活操作。 4. 提升的第一挡作为预备级，是为了消除传动的间隙和张紧 钢丝绳，以避免过大的机械冲击，所以启动转矩不能太大。 5. 为保证人身和设备安全，停车必须采用安全可靠的制动方 式，因此采用电磁抱闸制动。 6.具有完备的保护环节：短路、过载、终端及零位保护。
项目25 205T桥式起重机电气控制原理分析分解
（5）当凸轮控制器合上时电动机不转动。可能是电动机缺相，或线路上 无电压；也可能是控制器接触指与铜片未接触；还可能是电动机转子电路断 线，或集电器发生故障。可做进一步的检查，确定故障原因，并采取相应措 施进行排除。
（6）凸轮控制器合上后，电动机仅能朝一个方向转动。检查控制器中定 子电路或终端开关电路中的接触指与铜片之间的接触是否良好，若接触不好， 可调整接触指，使它与铜片接触良好；检查终端开关工作是否正常，如果工 作不正常，应予以调整或更换；检查接线是否有错误，找出故障并消除之。
项目25 20/5t桥式起重机 电气控制原理分析
25
常见起重机的类型
25.1 桥式起重机的主要结构和运动形式 25.2 桥式起重机电动机的电气控制电路 25.3 桥式起重机常见电气故障的检修
桥式类型起重机
桥式类型起重机是指有能运行的 桥架结构和设置在桥架上能运行 的起升机构组成的起重机械。
轮胎起重机
移动式起重机
(3）履带式起 重机 把起重工作装 置和设备装设 在履带式底盘 上的起重机.
移动式起重机
(4）门座起重机 装在沿地面轨道 行走的门形底座上 的全回转臂架起重 机，它是码头前沿 的通用起重机械之 一。门座起重机的 工作地点相对比较 固定，可以较高的
图5－16 门座起重机示意图
（1）20/5t桥式起重机主要结构及作用
1-导轨 2-端梁 3-登梯 4-驾驶室 5-电阻箱 8-起重电机 9-起重小车 10-供电滑触线
6-主梁
7-控制柜
（2）运动形式
• 大车运动 桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，采 用制动器、减速器和电动机组合成一体的三合一驱动方式， 驱动方式为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机 驱动。 • 小车运动 起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，
桥式起重机教程——桥式起重机电气控制系统
32/5桥式起重机电气控制
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1 识图
由控制线路的线号可知，其电源取自主断路 器上口，所以，在对配电控制线路进行检修时， 一定要将断路器Q007断开，防止触电。另外， Q007断开也是造成起重机不能启动故障的原因 之一。 S003为司机室急停开关，与主断路器脱口线 圈串联，闭合时脱口线圈得电。它是天车出现操 作失灵时紧急停止时使用，用于断开主断路器用。 Q001为主断路器脱扣线圈。 S001为司机室电锁开关，起重机启动时，应 处于闭合状态。起重机断电时，将电锁拧到断开 位置
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
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。
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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。
目前PLC 应用范围之广，在工业自动控制中发挥着不可替代的重要作用，钢铁、化工、石油、机械制造、汽车等领域对PLC 的依赖程度也越来越高.控制模式的多样化发展是PLC 进步的成果之一，也是PLC功能强大的体现.2系统设计2．1 20/5t桥式起重机电气线路工作原理2.1.1 桥式起重机的结构和运动形式桥式起重机的结构示意图如图2.1.1所示,主要由桥架，大车、小车、主钩和副钩组成.大车的轨道敷设在车间两侧的立柱上，主梁横跨架在车间上空，大车可沿轨道移动，在大车的驱动下，整个起重机可在车间内作纵向移动，主梁上有小车移动导轨，小车可沿导轨作横向移动，主钩、副钩都装在小车上，主钩用来提升重物,副钩用来提升较轻的货物,也可用来协同主钩完成吊运任务。
图2。
1。
1 桥式起重机结构图1驾驶舱2。
辅助划线架 3.交流磁力控制屏4。
电阻箱5.起重小车6。
大车拖动电动机7。
端梁8.主划线9.主梁2.1.2桥式起重机对电力拖动的要求（1）由于桥式起重机经常在重载下进行频繁启动、制动、反转、变速等操作，要求电动机是有较高的机械强度和较大的过载能力，同时还要求电动机的启动转矩大，启动电流小，因此使用绕线转子异步电动机。
（2）要有合理的升降速度，轻载或空载时速度要快，以提高效率，重载时速度要慢.（3）要有适当的低速区，在30％额定转速内应分几档，以便提升或下降到预定位置附近时灵活操作。
(4)提升第一级为预备级，用以消除传动间隙和预紧钢丝绳，以避免过大的机械冲击。
（5)当放下货物时，可根据负载大小情况选择电机的运行状态。
（6)有完备的保护环节,零位短路保护，过载保护,限位保护和可靠的制动方式。
2．2 20/5t桥式起重机控制系统硬件设计2.2.1 电动机的选型电机选用的原则主要有以下几点：（1）根据负载的启动特性及运行特性，选出最适合于这些特性的电动机，满足生产机械工作过程中的各种要求.(2）选择具有与使用场所的环境相适应的防护方式及冷却方式的电动机，在结构上应能适合电动机所处的环境条件。
（3）计算和确定合适的电动机容量。
通常设计制造的电动机，在75％-100%额定负载时，效率最高。
因此应使设备需求的容量与被选电动机的容量差值最小，使电动机的功率被充分利用.（4）选择可靠性高、便于维护的电动机。
（5）考虑到互换性，尽量选择标准电动机。
（6）为使整个系统高效率运行，要综合考虑电机的极数及电压等级.桥式起重机是重型起重机厂生产的DLW型。
提升、开闭及大小车走行电机是YZR 绕线型，YZR系列电动机系用于驱动各种型式的起重机械及其他类似设备的专用产品；具有较大的过载能力和较高的机械强度，因此，它特别适用于那些短时或断续周期工作制,频繁地起动、制动、有时过负荷及有显著振动与冲击的设备。
电动机的绝缘等级分为F级和H级两种。
F级适用于冷却介质温度不超过40℃的一般场所，H级适用于冷却介质温度不超过60℃的冶金场所，两种电动机具有相同的电气性能。
轴承允许的温度：不超过95℃。
电压及频率：额定电压380V。
额定频率为50Hz，允许电压偏差±5%,频率偏差±1%.电机起动转矩及电机运行的功率因数起重机运行机构的转动惯量较大,为了加速电机需有较大的起动转矩,故电机容量需由负载功率P厂及加速功率Pa两部分组成.一般情况下,电机容量P为式中一电机平均起动起动转矩倍数起重机起升机构的负荷特点是起动时间短，只占等速运动时间的较少比例;转动惯量较少，占额定起升转矩的10％-20％.其电机容量P为（kw）式中一起重机额定提升负载，kg一额定起升速度，m/s一重力加速度,g=9. 81m/s一机构总效率为使电机提升1.25倍试验载荷，能承受电压波动的影响，其最大转矩值必须大于2,否则必须让电机放容，从而降低电机在额定运行时的工作效率。
通过利用上述公式的计算,选用改造后的桥式起重机各执行机构的电机参数如表2.2.1所示:表2.1。
1各执行机构电机参数2. 3 控制系统电路设计2。
3。
1 20/5t桥式起重机电气控制原理图本次改造的桥式起重机电气控制原理图如图 2.3.1和图2。
3.2所示.图2。
3。
1 桥式起重机电气控制原理(1）图2.3。
2 桥式起重机电气控制原理(2)2.3.2 20/5t桥式起重机常规低压电气控制改PLC控制原理图改造说明（1)紧急开关SA1替换为SA4，启动按钮SB替换为SB2，舱门安全开关SQ1替换为SA5,横梁安全开关SQ2替换为SA6，横梁安全开关SQ3替换为SA7，副钩上升限位开关SQU1替换为SQ1，小车后限位SQBW替换为SQ2.小车前限位SQFW替换为SQ3，大车右限位SQR替换为SB5，大车左限位SQL替换为SB7，主钩上升限位SQU2替换为SQ4,主钩主电路电源SQ2替换为SA1，主钩控制电路电源SQ3替换为SA2。
（2）同时，主钩主电路电源QS2改为凸轮开关SA1代替（SA1的“3"接U11、SA1的“7”接V11、SA1的“4"接U21、SA1的“8”接V21），主钩控制电路电源QS3改为SA2控制（SA2的“13”接PLC输入端的I4.1、SA2的“14"接DC24V电源的GND端)，主控接触器KM替换为KM6。
（3）接触器KMD替换为KM8、接触器KMU替换为KM9、接触器KMB替换为KM7。
（4）去掉零压保护继电器KV,以及电磁阀YA1、YA2、YA3、YA4、YA5(电磁阀吸合模拟的是电磁制动器吸合松闸，因为实际中电磁阀是和电动机电源并接,即电动机工作的同时电磁阀动作,实验时，只要电动机动运转，我们就认为电磁阀处于吸合松闸状态)。
（5）增加主钩上升指示灯HL1、主钩下降指示灯HL2、副钩上升指示灯HL3、副钩下降指示灯HL4、小车向前指示灯HL5、小车向后指示灯HL6、大车向左指示灯HL7、大车向右指示灯HL8。
(6）SA、Q1、Q2、Q3的COM短接后接DC24V电源的GND端，SA1的“1"接PLC输入端的I2.6、“2”接PLC输入端的I2.7、“3”接PLC输入端的I3。
0、“4”接PLC输入端的I3.1、“5”接PLC输入端的I3.2、“6”接PLC输入端的I3.3、“7”接PLC输入端的I3.4、“8”接PLC输入端的I3。
5、“9”接PLC输入端的I3.6、“10”接PLC输入端的I3.7、“11"接PLC输入端的I4。
0；Q1的“10"接I1。
2、“11”接I1。
1、“12”接I0.2;Q2的“10”接I1.4、“11”接I1。
3、“12”接I0。
3；Q3的“15"接I2.3、“16”接I2。
4、“17”接I0.4.（7）Q1的“1～9”一一对应“Q1-1～Q1-9"的两端；Q2的“1～9”一一对应“Q2-1~Q2—9”的两端；Q3的“1～14"一一对应“Q3—1～Q3—14”的两端。
2. 4 PLC选型设计(1）I/O点数的选择PLC平均的I/O点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的I/O点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I/O点最少，但必须留有一定的裕量。
通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10％～15％的裕量来确定。
（2）存储容量的选择用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关.一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25%之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。
根据被控对象的I/0点数以及成本、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PLC就能满足要求了.SIMATIC 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。
2. 5 其它元器件选型设计主电路采用交流接触器控制正反转，电机二次采用交流接触器分段切换电阻，操作回路由联动台控制器控制，保护回路采用电流继电器和接近开关.此外还有一些常用的低压电器，如开关电器、熔断器、主令电气和各类继电器等。
所选电机参数如下表表2.5。