变频器在起重机控制系统中的应用
变频器在起重机控制系统
中的应用
Final revision by standardization team on December 10, 2020.
变频器在起重机控制系统中的应用
随着工业生产对起重机调速性能要求的不断提高，常用传统的起重机调速方法如：绕线转子异步电动机转子串电阻调速、晶闸管定子调压调速和串级调速等共同的缺点是绕线转子异步电动机有集电环和电刷，它们要求定期维护，由集电环和电刷引起的故障较为常见，再加上大量继电器、接触器的使用，致使现场维护量较大，调速系统的故障率较高，而且调速系统的综合技术指标较差，已不能满足工业生产的特殊要求。本文则主要介绍现代交流变频器应用于现代起重机的若干知识与问题。
现代交流变频调速技术已在工业界中得到广泛应用，它为交流异步电动机驱动的起重机大范围、高质量地调速提供了全新的方案。它具有高性能的调速指标，可以使用结构简单、工作可靠、维护方便的鼠笼异步电动机，并且高效、节能，其外围控制线路简单，维护工作量小，保护监测功能完善，运行可靠性较传统的交流调速系统有较大的提高。所以，采用交流变频调速是起重机交流调速技术发展的主流。
1、一般交流变频器的优点
变频调速技术应用于起重机后，与市场上大量使用的传统的绕线异步电动机转子串电阻调速系统相比，可带来以下显着经济效益和安全可靠性：（1）机械制动器在电动机低速时动作，主钩以及大、小车的制动由电气制动完成，所以机械制动器的制动片寿命大为延长，维护保养费用下降。
（2）采用交流变频调速技术的起重机由于变频器驱动的电动机机械特性硬，具有精确定位的优点，不会出现传统起重机负载变化时电动机转速也随之变化的现象，可以提高装卸作业的生产率。
（3）变频起重机运行平稳，起、制动平缓，运行中加、减速时整机振动和冲击明显减小，安全性提高，并且延长了起重机机械部分的寿命。
（4）交流变频调速系统属高效率调速系统，运行效率高，发热损耗小，因此比老式调速系统大量节电。
（5）采用结构简单、可靠性高的鼠笼异步电动机取代绕线转子异步电动机，避免了因集电环、电刷磨损或腐蚀引起接触不良而造成电动机损坏或不能起动的故障。
（6）交流接触器大量减少，电动机主回路实现了无触点化控制，避免了因接触器触头频繁动作而烧损以及由于接触器触头烧损而引起的电动机损坏故障。
2、起重机运行的特点
（1）起重机应具有大的启动转矩，通常超过150%的额定转矩，若考虑超载实验等因素，至少应在起动加速过程中提供200%的额定转矩。
（2）由于机械制动器的存在，为使变频器输出转矩与机械制动器的制动转矩平滑切换，不产生溜钩现象，必须充分研讨变频器启动信号与机械制动器动作信号的控制时序。
（3）当起升机构向下运行或平移机构急减速时，电动机将处于再生发电状态，其能量要向电源侧回馈，必须根据不同的现场情况研讨如何处理这部分再生能量。
（4）起升机构在抓吊重物离开或接触地面瞬间负载变化剧烈，变频器应能对这种冲击性负载进行平滑控制。
3、起重机变频器主要功能及特点
（1）抱闸逻辑控制与监控
准确的抱闸开启和闭合控制时序，通过抱闸实时状态反馈和起动预转矩补偿，确保控制的安全性和可靠性。
（2）轻负载升速（电子副钩）
起重机空钩或轻载时实现2倍速运行，提高装卸效率。轻负载升速功能主要应用于起升高度较大的起重机：在起升机构空载运行时自动使速度上升，以缩短时间来提高装卸效率；重载时自动降低速度以确保设备和人身的安全。变频器根据启动后一段时间内的平均电流值来判断负荷的大小：当负载重时，变频器自动降低输出频率；当负载轻时，变频器自动提高输出频率。
（3）控制回路电源和主回路电源可以分别控制提高了用户调试时的安全性，便于故障诊断与维护。
（4）起重机操作模式——方便、灵活
根据起重机不同的操作模式，为用户提供以下操作模式选择：操纵杆模式、遥控模式、电动电位器模式、分级操纵杆给定模式、分级遥控给定模式、通讯给定模式等
主从控制功率平衡与速度同步技术
（5）第二电机控制及切换功能
一台变频器通过参数自学习可以自动存储两套电机参数，通过切换指令实现对两组电机的高性能矢量控制；便于电气传动系统的控制，降低用户成本。在两个大功率电机通过减速箱刚性连接驱动一个起升机构时，主从控制功率平衡功能保证两个电机出力均匀；在双起升机构提升一个重物时，主从控制速度同步功能保证两个起升机构同步提升，确保安全。
（6）预励磁及起动预转矩补偿
预励磁功能是在启动之前自动地对电机实行直流励磁，以保证电动机快速地提供起动转矩，并通过调节励磁的时间使电动机的起动与机械制动器的释放时间相配合，避免出现“溜钩”现象。
（7）松绳检测
防止在起重机绳索松弛的情况下，轻负载升速功能误动作引发的不安全运行。
（8）危险速度监视、快速停车及超速保护
变频器实时监测电机的运行速度，当电机速度大于设定的最高允许速度或速度偏差值时，变频器发出故障报警并立即停止输出，机械制动器动作，使起重机处于安全状态。
快速停车功能给用户提供以下三种方式供选择：
方式1：电气制动的停车；方式2：电气制动加机械制动的停车；方式3：机械制动的停车。
（8）应用范围
起重机专用矢量变频器，具有优异的力矩控制性能，广泛适用于岸边集装箱起重机（STS）、轨道式集装箱龙门起重机（RMG）、轮胎式集装箱龙门起重机（RTG）、门座式起重机、造船用龙门起重机、装船机、卸船机、翻车机、堆取料机等各类港口机械，以及各类普通桥式、门式、塔式起重机和提梁机、架桥机等起重机械的起升、变幅、大车、小车、回转、抓斗等机构的交流无级调速。
4、变频器的选用
平移机构
起重机的平移机构分大车机构和小车机构，两种机构一般采用多台电动机传动方案。由于起重机平移机构的转动惯量较大，为了加速电动机需有较大的起动转矩，因此起重机平移机构所需的电动机轴输出功率PM应由负载功率Pj和加速功率Pa组成，即：
PM≥Pj+Pa
由于平移机构采用一台变频器拖动多台电动机的通用U/f开环频率控制方式，因此在变频器容量选择时，还要满足以下公式：
ICN≥knIM
式中：k——电流波形修正系数（PWM调制方式时取—）
ICN——变频器额定输出电流，A
IM——工频电源时单台电动机的额定电流，A
n——一台变频器拖动的电动机数量
由于在变频器“一拖多”通用U/f开环频率控制方式中，变频器提供的电子热继电器保护功能无法实现对单台电动机的过载保护，为此在每台电动机回路中串入带有
热过载保功能的低压断路器，以实现对单台电动机的过载保护，电动机故障信号取自低压断路器的辅助触点。
起升机构
变频器的容量必须大于负载所需求的输出，即：
kPM ≥P0[KVA]ηcosφ
式中：k——过载系数
PM——负载要求的电动机轴输出功率，kW
η——电动机效率
cosφ——电动机的功率因数
起升机构要求的起动转矩为—倍的额定转矩，考虑到需有125%的超载要求，其最大转矩需有—2倍的额定转矩，以确保其安全使用。对于拖动等额功率电动机的变频器来说，可提供长达60秒、150%额定转矩的过载能力，因此过载系数k=2/=。
在变频器容量选定后，还应做电流验证，即：
ICN≥kIM
式中：k——电流波形修正系数（PWM调制方式时取—）
ICN——变频器额定输出电流，A
IM——工频电源时的电动机额定电流，A
一般的大吨位起重机有两个独立驱动的起升机构，每个起升机构由2台电动机同步驱动各自的钢丝绳卷筒转动，再经过动滑轮组多级减速提升吊钩。起升机构的变频调速传动方案采用一台变频器带一台电动机的“一拖一”方案，为了提高低速传动时的动态特性和高转矩输出能力，每台电动机采用带脉冲编码器的速度闭环控制。每个起升机构的2台变频器之间采用变频器提供的具有功率平衡和速度同步控制功能的主
从控制方案，这些控制方案可以实现2台电动机精确的转矩平衡分配和2个起升机构的速度同步。
5、再生能量的处理
当采用变频器传动的起升机构拖动位能性负载下放或平移机构急减速、顺风运行时，异步电动机将处于再生发电状态。逆变器中的六个回馈二极管将传动机构的机械能转换成电能回馈到中间直流回路，并引起储能电容两端电压升高。若不采取必要的措施，当直流回路电容电压升到保护极限值后变频器将过电压跳闸。
在高性能的工程型变频器中，对连续再生能量的处理有以下两种方案。
①在中间直流回路设置电阻器，让连续再生能量通过电阻器以发热的形式消耗掉，这种方式称为动力制动；
②采用再生整流器方式，将连续再生能量送回电网，这种方式称为回馈制动。中科科技推出的DBU型能耗制动单元和RBU型能量回馈单元的具体参数可参见说明书
下面对这两种制动方式做以详细介绍。
（1）动力制动
动力制动由制动单元和制动电阻构成。变频器设置了制动单元和制动电阻后，其动力制动能力取决于制动电阻的允许功率。因此，计算再生功率PM时，必须满足PM
①计算再生能量EM
②计算再生功率PM
PM=EM/t0
式中：PM——制动期间电机产生的有效再生功率，W
EM——机构急减速及下降时的再生能量，J
t0——制动周期时间，S
③选择合适的制动单元/制动电阻组合
选择合适的制动单元/制动电阻组合，必须满足下列条件：
PM 式中：PM——制动期间电机产生的有效再生功率，W PR——制动电阻的允许功率，W PDB——制动单元的允许功率，W 当计算的PM>PR时，表明超出了制动电阻的处理能力，需重新核算负载惯量和减速时间。 ④制动电阻RB0的计算 在再生回馈制动中，即使不设置制动电阻，依靠电机内部损耗也可获得约20%的制动转矩，因此可用下式计算所需的电阻值RB0： RB0= VC2/（）n1 式中：VC——变频器中间直流回路的电压（约为700V），V TB——制动转矩，kgm TM——电动机额定转矩，kgm n1——电动机开始减速时的速度，rpm 动力制动的放电回路由制动单元和制动电阻构成，其最大电流受制动晶体管最大允许电流IC的限制，制动电阻最小允许值RMIN=VC/IC。因此制动电阻选用时其实际值RB应满足以下条件： RMIN 上述选型是建立在精确的计算基础上，在实际工程中如果精确的计算数据不能取得， 也可按下述给出的经验公式选型。 ①起升机构的再生功率PM PM=Pb×ηtotal ηtotal=ηmec×ηmot× 上式中，Pb为实际的负载再生发电功率，ηmec为机械效率，ηmot为电机效率。 ②制动电阻RB0的近似计算 RB0=VC2/PM 由于平移机构属于摩擦负载，其制动单元和制动电阻可按变频器的标准配置。 （2）回馈制动 为了实现把制动状态的电动机再生发电能量向电网回馈，网侧变流器应采用可逆变流器。中科科技推出的能量回馈制动单元，它的网侧变流器与逆变器结构相同，采用一块具有PWM控制方式的电网电压识别板。由于采用了PWM控制技术，对网侧交流电压的大小和相位可以进行控制，可以使交流输入电流与电网电压同相位并接近正弦波，传动系统的功率因数大于，回馈制动时有100%电网回馈能力，而不需要自耦变压器。 动力制动方式控制简单、成本低，但节能效果不如回馈制动。回馈制动方式虽然节能效果好，能连续长时制动，但控制复杂、成本较高。应该注意的是，只有在不易发生故障的稳定电网电压下，才可以采用回馈制动方式。对于采用滑触线供电的起重机，应特别注意防止滑触线电刷接触的间断，如果不能保证这一点，建议采用动力制动方式，以保证起升机构持续下降时调速制动的可靠性。 6、结论及展望 随着电力电子技术的不断发展完善，交流变频调速技术日益显现出优异的控制及调速性能，高效率、易维护等特点，加之它的价格不断下降，使其成为起重机械一种优选的调速方案。但是，要使变频器成功地应用于起重机调速，就必须针对起重机的特点，计算和选择变频器及其外围的辅件，并在安装与布线时采取特殊技术措施，以保证变频调速的起重机安全、可靠地运行。因为起重机行业对变频器的性能、功能有着非常高的要求，因此变频器行业也因加快自己的创新发展步伐以求新的发展，创造新的辉煌！ 防爆电动单梁桥式起重机技术协议 甲方： 乙方： 甲、乙双方就防爆电动单梁桥式起重机设备供货、详细技术配置要求、安装调试报验及售后服务等问题充分协商达成如下技术协议，本技术协议通商务合同具有同等法律效力。 一、供货范围及要求： 1、供货范围： 序号起重机规格防爆单梁桥式 起重机防爆单梁桥 式起重机 防爆单梁 桥式起重 机 防爆电动葫 芦 1 起重量（t） 2 跨度（m） 3 起升高度（m） 4 主起升速度 （m/min）5 大车运行速度 （m/min）6 小车运行速度 （m/min） 7 工作环境 8 环境温度 9 操纵形式 10 大车轨型 11 大车导电形式 12 车轮数量 13 起重机重 14 工作电压 15 数量（台） 2、防爆等级：IIA/T1 3、乙方负责整套设备的加工制造、运输、卸车、起吊、安装调试及报验。 二、起重机主要技术参数： 序号设备名称规格备注 1 规格型号LB型防爆型电动单梁起重 机 2 起重机工作电源三相、380V、50HZ 3 起重机额定重量10T\3T\3T\3T 4 起升高度9米 5 起升速度8米 6 运行速度20米 7 最大装机容量 8 起重机总重 4.854T 9 最大轮压 5.872T 10 大车轨距270 11 小车轨距130 12 轨道型号24KG/M 13 电源种类三相380V 14 环境温度-25~40℃ 15 起重机本体颜色橘黄 16 执行标准国标 17 大车导电形式电线 18 起重机工作环境防爆型 三、详细技术配置及要求： 1、起升机构配置 序号设备名称规格备注 1 防爆电动葫芦HB型 2、运行机构配置 序号设备名称规格备注 1 大车运行电机BZD122-4 1.5KW 2 减速器LD型减速器 3、车轮组：大车300 mm双轮缘轮组，小车130 mm单轮缘轮组 4、主要元件配套厂家： 序号名称配套厂家 1 电动机南京电机总厂 2 减速器河南省恒远起重机械集团 有限公司 3 钢材安阳、邯郸 4 超载限制器常熟 5 钢丝绳江阴、南通、武汉 6 电动葫芦河南省恒远起重机械集团 有限公司 7 主要电器元件正泰 8 电线电缆天津、郑州 桥式起重机作为物料搬运系统中一种典型设备，在企业生产活动中应用广泛。传统的桥式起重控制系统主要采用继电器接触器进行控制，采用交流绕线串电阻的方法进行启动和调速，这种控制系统存在可靠性差，操作复杂，故障率高，电能浪费大，效率低等缺点。因此对桥式起重机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内外相关行业专家学者的一个研究课题。 本文针对桥式起重机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器应用于桥式起重机控制系统上，并进行了较深入的研究。 1.根据桥式起重机的运行特点，桥式起重机控制系统采用变频调速系统，该系统主要由主令控制器、PLC控制系统、变频调速系统等组成。 2.PLC系统采用德国西门子公司产品，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度换档；吊钩的升、降方向及速度换档，同时能检测各个电机故障现象并显示，减小了传统继电器——接触器控制系统的中间环节。减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。 本设计控制系统采用桥式起重机变频调速技术具有节能、减少机械磨损，启动性能好等诸多优点。 关键词：主令控制器；可编程序控制器；桥式起重机 引言 (4) 1 桥式起重机的概述 (5) 1.1 桥式起重机的简介 (5) 1.2 桥式起重机的各机构及其作用 (6) 1.3 桥式起重机的发展现状 (6) 2 桥式起重机控制系统的设计方案 (8) 2.1 工艺要求 (8) 2.1.1 桥式起重机的主要技术参数 (8) 2.1.2 提升机构与移动机构对电气控制的要求 (8) 2.2 方案论证 (9) 2.2.1 起重机数字化控制系统的方案简述 (9) 2.2.2 主电路方案选择 (9) 2.2.3 变频调速工作原理及变频器控制方式 (11) 2.2.4 控制电路方案选择（PLC控制和继电器控制的比较） (17) 3 系统设备的选用 (19) 3.1 电机的选择 (19) 3.2 变频器的选择 (21) 3.2.1 通用变频器的标准规格 (21) 3.2.2 通用变频器类型的选择 (22) 3.2.3 变频器的选型 (25) 3.3 PLC的选择 (25) 3.3.1 PLC的组成 (25) 3.3.2 PLC的工作原理 (27) 3.3.3 PLC的硬件和软件 (27) 3.3.4 PLC型号的选用. (28) 3.4 变频器的外部设备及其选择 (30) 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……………………………………………………………… 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。 双梁桥式起重机修理技 术协议 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY- 双梁桥式起重机修理技术协议委托方:（简称甲方） 承揽方：（简称乙方） 甲方委托乙方对50T双梁桥式起重机进行大修。本着平等互利的原则，甲乙双方友好协商，订立本合同并达成以下协议及条款： 存在问题 1.司机室锈蚀严重,,地板锈穿严重; 2.司机室内电控箱变形严重; 3.主钩、大车、小车凸轮控制器大部分触点受损及烧坏； 4.小车运行变档无明显变化； 5.小车轨道严重锈蚀; 6.小车跑轮踏面磨损严重,磨损部位凹槽深度达1mm以上； 7.小车刹车失灵; 8.大车跑轮踏面磨损严重,磨损部位凹槽深度达1mm以上； 9.大车机械刹车失效； 10.大梁走道板多处锈穿; 11.减速箱漏油严重； 12.钢丝绳使用年限时间过久； 13.吊钩、小车、大车制动轮磨损严重； 14.主钩部位原制动方式为双制动，15.一直未恢复16.； 17.电气系统元件老化。 修理内容 更换司机室； 更换主钩凸轮控制器KT10-60J/1； 更换大车运行凸轮控制器KT10-25J/2； 更换小车运行凸轮控制器KT10-25J/1; 更换司机室电控箱，并建议移至大梁走道上；更换相匹配的小车电阻器； 小车跑轮下地，并光刀； 更换小车液压制动器； 小车轨道更换； 大车跑轮下地，并光刀； 大车机械刹车； 大梁走道板更换及安全护栏加固并更换锈损严重的部位； 减速箱开箱检修齿轮、轴、轴承等零件，并清洗及更换润滑油液；更换钢丝绳； 主钩、小车、大车制动轮下地，并光刀； 传动部位检查轴向、径向窜动情况，并更换其不合格零部件； 吊钩、十字头、滑轮等部件探伤检查； 电机按常规检修条例检修，并试滑环磨损情况进行钩槽或光刀；电器线路及元器件老化，全部更换； 整车除锈及做橘红色油漆； 其他部分大修规程进行。 起重机专用变频器方案说明 深圳市蓝海华腾技术有限公司 1.企业简介 深圳市蓝海华腾技术有限公司是一家拥有完全自主知识产权，专业致力于变频器、伺服驱动器、电动汽车控制器、逆变器等电力电子产品的研发、制造、销售和服务的“国家级高新技术企业”和“双软企业”。曾荣获变频器行业协会“技术创新”奖、中国电工协会“最具竞争力自主品牌”奖、全国公交系统混合动力汽车比武大赛的冠军奖等奖项，被评为中国变频器十佳企业之一。 深圳市蓝海华腾技术有限公司机器在起重应用场合具有丰富的经验和案例，成功应用于港口、船舶、海洋工程、矿山、建筑、冶金、工厂等各种行业的起重机械。 2.方案内容 本方案提供三台蓝海华腾生产的起升专用变频器，控制起升电机、大车、小车，满足行车的起升和大小车运行机构的高控制性能要求和满足用户操作的实际功能要求，并可以根据现场的实际需求，各个机构的功能需求和运行特点，将变频器的I/O端子和参数均可编程，方便用户使用。 3.方案需求描述 a)根据行车的手柄操纵装置功能需求，实现正确的操作行车的各项功能。地面手柄操纵 装置上配备有“急停开关”、“起动按钮ON”、“停止按钮OFF”、“故障复位按钮”； 电动葫芦：“上升按钮”、“下降按钮”；小车：“向左按钮”、“向右按钮”；大车：“向前按钮”、“向后按钮”； b)起升电机为可为锥形电机也可以为普通异步电机，锥形电机带有自动刹车装置，在切 断电源时，依靠转子上压力弹簧产生摩擦力矩制动可使电机在短时间内停止转动。因此控制起升电机的变频器无需专门的制动器控制逻辑，但是需要强大快速的起升力矩和过载能力，才能够正常启动电机，并顺利将重物的正常提升而不下溜；在减速停车过程中，减速停车后配备直流制动，可以实现平稳的减速停车，机械冲击小。 对于普通异步电机，则可需要稳定可靠的制动器控制逻辑，蓝海华腾起升专用变频器具备专业的起重机功能，具备完善可靠的制动器控制时序，确保松开制动器和闭合制动器的时候重物不会发生下溜的现象。 桥式起重机的PLC控制-(1) 桥式起重机作为物料搬运系统中一种典型设备，在企业生产活动中应用广泛。传统的桥式起重控制系统主要采用继电器接触器进行控制，采用交流绕线串电阻的方法进行启动和调速，这种控制系统存在可靠性差，操作复杂，故障率高，电能浪费大，效率低等缺点。因此对桥式起重机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内外相关行业专家学者的一个研究课题。 本文针对桥式起重机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器应用于桥式起重机控制系统上，并进行了较深入的研究。 1.根据桥式起重机的运行特点，桥式起重机控制系统采用变频调速系统，该系统主要由主令控制器、PLC控制系统、变频调速系统等组成。 2.PLC系统采用德国西门子公司产品，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度换档；吊钩的升、降方向及速度换档，同时能检测各个电机故障现象并显示，减小了传统继电器——接触器控制系统的中间环节。减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。 本设计控制系统采用桥式起重机变频调速技术具有节能、减少机械磨损，启动性能好等诸多优点。 关键词：主令控制器；可编程序控制器；桥式起重机 引言 (5) 1 桥式起重机的概述 (6) 1.1 桥式起重机的简介 (6) 1.2 桥式起重机的各机构及其作用 (7) 1.3 桥式起重机的发展现状 (7) 2 桥式起重机控制系统的设计方案 (9) 2.1 工艺要求 (9) 2.1.1 桥式起重机的主要技术参数 (9) 2.1.2 提升机构与移动机构对电气控制的要求 (9) 2.2 方案论证 (10) 2.2.1 起重机数字化控制系统的方案简述 (10) 2.2.2 主电路方案选择 (10) 2.2.3 变频调速工作原理及变频器控制方式 (12) 2.2.4 控制电路方案选择（PLC控制和继电器控制的比较） 17 3 系统设备的选用 (20) 3.1 电机的选择 (20) 3.2 变频器的选择 (22) 3.2.1 通用变频器的标准规格 (22) 3.2.2 通用变频器类型的选择 (23) 3.2.3 变频器的选型 (26) 3.3 PLC的选择 (27) 3.3.1 PLC的组成 (27) 3.3.2 PLC的工作原理 (28) 3.3.3 PLC的硬件和软件 (28) 3.3.4 PLC型号的选用 (30) 3.4 变频器的外部设备及其选择 (32) 论桥式起重机的电气安装与调试 在电厂的建设工程中，桥式起重机是一种广泛应用的起重机械设备。其使用频繁、工作量大、震动大，因此故障率较高，给施工带来诸多不利影响。桥式起重机的电气安装与调试过程中，科学合理的施工方法是保证安装质量的关键。桥式起重机电气设备的安装和电线的敷设，应严格按所附的电气原理图、配线图、电气设备总图以及相应的规范进行。 1.安装前的准备工作 桥式起重机电气安装前，应详细地熟悉相关电气图与技术条件，了解各元件的相互作用和操纵原理，以求能迅速地处理安装及试车中所发生的问题。安装前应清理和检查全部电气设备和元件。所有的电气设备和元件应无缺陷，运转应灵活，不允许有卡住和松动等现象。电气设备和元件的型号、规格、触头的闭合次序等必须符合图纸。 1.1.电动机 首先作一般性外观检查，转动联轴器观察转子是否转动灵活，并用兆欧表测定其绝缘电阻。定子大于1.5兆欧，转子大于0.8兆欧即可使用，否则应予烘干。烘干的方法可装入烘箱，也可通入低压短路电 流。 1.2.电磁铁 安装时需检查其活动部分是否松动，偏斜或卡住现象，并应清除其活动部分和磁铁接触面的铁锈及其它污物。磁铁工作时其接触面间不应有空隙，如有则必须进行调整，清除空隙。 1.3.联动操纵台或控制器 各触头的结合面应为线接触，压力依触头大小约10～17牛顿，由压紧弹簧的螺母来调整。各接线螺钉应旋紧，接触应良好。操作手柄应灵活，挡位应明显。 1.4.电阻器 电阻器的接线必须按提供的资料正确联接。如果发现电动机也力不足，控制手柄在规定位置不能起吊额定负载或开动大小车。首先应检查电阻器的接线是否有错。对于双电动机驱动的机构，所配用的电阻器应作适当的选择调整。电阻值较大的电阻器，就用于距操纵室较近的电动机，或用于滑差允差为“－”的电动机。 门式起重机 供货8台 技 术 协 议 甲方： 乙方： 甲方： 乙方： 经双方友好协商，就xxxxx项目的起重机技术要求达成如下协议： 一、基本定义 1.1 本协议为（甲方）与有限公司（乙方）签订的招标编号：的起重机合同附件，为该合同不可分割的一部分。 1.2 乙方的产品符合有关国家、行业技术规范和标准以及需方提供的技术资料的要求。 二、概述 2.1 工作条件 用途：机械制造行业 工作环境：室外 环境温度： -25°C～+39°C 相对湿度：≤ 85% 海拔： 1925m 2.2 供电电源 供电电源：～380V±10% 50HZ，（三相四线）。 2.3起重机技术参数 设备形式：A型门式双梁起重机，工作级别A5级 1、起吊重量： 16/5t 设备台数： 3台 副卷扬速度：最大20m/min变频 大车行走速度： 0～34m/min变频 小车行走速度： 0～43m/min变频 2、起吊重量： 20/5t 设备台数： 1台 主卷扬速度：最大 14.2m/min变频 副卷扬速度：最大 20m/min变频 大车行走速度： 0～34m/min变频 小车行走速度： 0～44m/min变频 3、起吊重量： 32/5t 设备台数： 1台 主卷扬速度：最大 12.7m/min变频 副卷扬速度：最大 16m/min变频 大车行走速度： 0～53.4m/min变频 小车行走速度： 0～38.6m/min变频4、起吊重量： 50/10t （H=12） 设备台数： 1台 主卷扬速度：最大 5.9m/min变频 副卷扬速度：最大 12.7m/min变频大车行走速度： 0～39.2m/min变频 小车行走速度： 0～37.6m/min变频5、起吊重量： 50/10t （H=16） 设备台数： 2台 主卷扬速度：最大 7.8m/min变频 副卷扬速度：最大 12.7m/min变频大车行走速度： 0～39.2m/min变频 前言 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，经过几十年的发展，我国桥式起重机制造厂和使用部门在设计、制造工艺、设备使用维修、管理方面，不断积累经验，不断改造，推动了桥式起重机的技术进步。但在实际使用中，传统桥式起重机的控制系统所采用交流绕线转子串电阻的方法进行启动和调速，继电—接触器控制，在工作环境差，工作任务重时，电动机以及所串连电阻烧损和断裂故障时有发生；继电—接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高；转子串电阻调速，机械特性软，负载变化时转速也变化，调速不理想。所串连电阻长期发热，电能浪费大，效率低。要从根本上解决这些问题，只有彻底改变传统的控制方式。 近年来，随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展，同时也带动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，为PLC控制的变频调速技术在桥式起重机系统提供了有利条件。变频技术的运用使得起重机的整体特性得到较大提高，可以解决传统桥式起重机控制系统存在诸多的问题，变频调速以其可靠性好，高品质的调速性能、节能效益显著的特性在起重运输机械行业中具有广泛的发展前景。 本次设计采用PLC和变频器技术，以PLC控制变频器，即以程序控制取代继电—接触器控制，控制变频器实现变频调速，设计出PLC控制的桥式起重机的变频调速系统，进而实现了起重机的半自动化控制。此系统特别适用于桥式起重机在恶劣条件下的工作情况，对改善桥式起重机的调速性能，提高工作效率和功率因数，减小起制动冲击以及增加起重机使用的安全可靠性是非常有益的。 桥式起重机变频调速控制系统设计 1 绪论 1.1 桥式起重机电气传动技术的国内外发展概况 电气调速控制的方法很多，对直流驱动来讲60年代采用发电机—电机系统。从控制电阻分级控制，到交磁放大控制，到可控硅SCR激磁控制，到主回路可控硅即晶闸管整流供电系统。随着电子技术的飞速发展，集成模块出现，计算机、微处理器应用，因此控制从分立组成模拟量控制发展至今天的数字量控制。 从交流驱动来讲：常规的常采用绕线式电动机转子串电阻调速，为满足重物下放时的低速，一般依靠能耗制动、反接制动，后来还采用涡流制动，还有靠转子反馈控制制动、反接制动、单相制动器抱闸松劲的所谓软制动，随着电子技术的发展，国内外开发研制变频调速，PLC 可编程序控制器的应用控制系统的性能更加完美。目前国内外几种常用调速系统配置及其性能： l) DC-300直流驱动调速系统：GE公司DC-300，DC-2000是微处理器数字量控制的直流驱动调速系统，其控制功率从300HP到4000HP，并采用PLC对整机驱动系统实施故障诊断、检测、报警及控制。 该驱动系统实施主回路SCR整流，其控制是给定模拟量通过数模转换成数字量，通过速度环、电流环到SCR移现触发的逻辑无环流的调速系统。可用测速反馈或电压反馈，对磁场弱磁，以实施恒功率控制。 2) 交流调速控制系统：对于起重机械来讲，交流驱动仍是国内普遍采用的方案而且多数停留在绕线式电机转子串电阻来调速。随着功率电子技术的发展，早在六十年代后期，国外就开始致力于晶闸管定子调压调速技术的开发研究。目前，该技术已进入了成熟稳定的发展应用阶段。日本安川电机制作所于1972年就正式定为VS系列，应用于起重机及轧机辅助设备的交流调速。法国、英国、德国等大电气公司亦在这方面展开了重点研制开发。借助电力电子技术、微电子技术的发展，由分离元件发展到大规模集成电路，从而实现控制部件的微型组件化、智能化、标准化、系列化，进而从模拟量控制发展到数字量控制。可编程序控制器PLC引入到交流电气传动系统后，使传动系统性能发生了质的变化。在桥式起重机实现了抓斗的自动控制和故障诊断、检测显示等，达到了新的技术高度。 3) 变频调速：变频调速技术是国际上各大电气公司在70年代末80年代投入全力研制、开发，也是国际国内这几年全力研制应用的目标与方向。这几年一些公司如德国SIEMENS，美国GE，日本三菱等推出全数字化的矢量控制技术，大功率的IGBT模块的出现使变频技 双梁桥式起重机 技 术 协 议 甲方： 乙方： 时间：年月 双方就本项目所需行车进行充分协商讨论，签订如下技术协议： 1、供货围 供货包含：机械、电气成套设备，随机备品备件、专用工具、图纸及技术文件。 2、随机资料 (1) 主要外购机电设备，主要构件材料的技术资料； (2) 产品出厂质量检测记录及合格证； (3) 安装使用维修说明书及维修图纸； (4) 吊钩合格证、钢丝绳合格证； (5) 主要构件材质证书； (6) 设计与制造材料： (7) 使用保养维修说明书； (8) 全套竣工图（电气原理图、接线图、电器布置图、总装配图、部件装配图、易损件图等）； (9) 有关齿轮、车轮、制动轮、轴等的热处理报告； (10) 受弯作用的轴和重要零件(如吊钩等)的探伤报告； (11) 主要焊缝的探伤报告； (12) 主要结构件的除锈质量和涂装漆膜厚度检测记录； (13) 减速机厂检查与试验记录及合格证； (14) 外购设备和零部件明细表； (15) 标准件明细表； (16) 整机检查与试验记录表； (17) 起重机质量合格证。 3、桥式起重机各部分容及要求 3.1 小车 小车由小车架、起升机构、运行机构、限位开关等组成，并考虑检修空间，拆装方便。小车导电形式：滑车拖动电缆导电。 3.2 小车架 小车架是由钢板、型钢焊接而成的刚性结构件，车架四周设有平台、栏杆，上下设斜梯或直梯，两侧下部设有安全尺，前后装有缓冲器。小车架上的各部件确保组装质量。 3.3 起升机构 起升机构主要由电机通过联轴节浮动轴将动力传递至减速机，减速机驱动卷筒缠绕钢丝绳提升吊钩滑轮组起升重物。起升重物至极限位置限位开关自动动作，及时切断控制电路，杜绝误动作。 3.4 小车运行机构 小车运行机构采用集中驱动，包括车轮组、联轴器、减速机、液压推杆制动器、电机等。 3.5 大车运行机构 大车运行机构由电机、齿轮联轴器、减速机、制动器、浮动轴、车轮、缓 变频器在起重机中的作用 1．目前国内起升机构的主要调速方式 起升机构是塔式起重机最重要的传动机构，目前传统调速方式下要求重载低速，轻载高速，调速范围大；起升机构调速方式的优劣直接影响整机性能。起升机构调速方式选择原则有三个：首先要平稳，冲击小；其次要经济和可靠，符合国情；三是要便于维修。 1.1 多速电机变极调速 4绳最大起重量小于等于6T的小中型塔机竞争激烈，成本控制严格，国内以多速电机变极调速为主，方案简单，应用较广，常采用4/8/32极多速电机实现。 1.2 电磁离合器换档的减速器加带涡流制动的单速绕线转子电机 该调速方式我国已采用几十年，但现在已逐渐不再使用。它靠电磁离合器换档改变减速器的速比，靠带涡流制动的单速绕线转子电机串电阻获取较软的特性和慢就位速度。它的优点是运行比效平稳，调速比可以设计较大。它的缺点较多，首先电磁离合器一般采用国产机床用产品，寿命短，可靠性差；其次是不能空中动态变换离合器档位，不然会下滑，这很危险；三是减速器成本较高。 1.3 普通减速器加带涡流制动的多速绕线转子电机 将上一种方式的电磁离合器换档改为多速电机驱动普通单速比减速器则是本方式的思路。相对于多速电机换档冲击大的缺点，带涡流制动的多速绕线转子电机可串电阻获取较软的M-n特性，起制动和档位切换较平稳，有慢就位速度，功率可以比鼠笼电机用得大。这种调速方式构造简单，易维护，可靠性高。目前已成功地解决了涡流制动绕线转子电机散热问题，大大提高了这种调速方式的可靠性。 目前国内8～12t起升机构大多采用这种调速方式，但是这种电机起制动和换档仍有较大的峰值电流和冲击，电气控制系统比较复杂，16t以上的大吨位起升机构一般不宜再采用这种调速方式。 1.4 差动行星减速器加双电机 行星减速器的太阳轮由一台电机驱动，行星架由另一台电机经行星减速驱动，外轨道的内齿圈固定在起升卷筒上。这就是差动行星减速器的构造。行星系确定为某一合适参数后，卷筒转速就取决于两台电机的转速和转向，同向快速，反向慢速。如果是单速电机，每台电机则有正转、反转和停止三种状态与另一台电机相配，因此速度档位很多。如果用多速电机，速度档位就更多了，这就是差动调速原理。电机可用鼠笼或变频与鼠笼相结合，较小吨位用鼠笼，大吨位用变频与鼠笼相结合。这种方式调速比大，完全能满足重载低速、轻载高速的要求，而且可靠性高，特别适合于大吨位起升机构。 但差动行星减速器结构复杂，一般要非标设计与生产，加上双电机，成本较高，控制复杂。主机生产厂家采用的不多。 1.5 变频调速【变频器】 桥式起重机控制系统 台湾国家科技大学，汽车工程专业，郑芳华和杨枯昂设计 摘要：基于定位精度高，小摆角，运输时间短，高安全的要求，设计一桥式起重机控制系统。由于吊车系统符合负载晃动动力学，这是非常难以操纵的方式，因此，本文提出了一种非线性控制的自适应机制，即龙门起重机位置跟踪系统来控制摇摆角的稳定，以确保整体闭环系统的稳定性。通过所设计的控制器，将驱动位置误差减小为零，而摆角迅速衰减使挥杆稳定。整个系统的稳定性证明是根据Lyapunov的稳定性理论，并通过计算机模拟证明了所用控制器的可行性。 ⑥2006年埃尔塞维尔有限公司保留所有权利。 关键词：非线性自适应控制最小相位; Lyapunov稳定性;运动控制 1．简介 由于成本低，易组装和维修少等原因，许多工业应用的吊车系统已被广泛的用于材料运输。所以设计一个满足定位精度高，小摆角，运输时间短，高安全的桥式起重机控制系统成为了控制技术领域的一个有趣的问题。吊车运动是相对欠驱动的摇摆运动，是一种非常难以操作自动方式。一般来说，人的司机往往通过自动防摇系统的协助下，并参与了桥式起重机系统的运作，由此产生的性能和安全等方面的不足，很大程度上取决于他们的经验和能力。基于这个原因，激发了许多人对桥式起重机自动控制系统设计的兴趣。众所周知，缺乏实际控制输入会导致严重的非线性运动和摇摆运动，同时带来了大幅摇摆振荡，尤其是在起重和到达的阶段。这些不良现象也使传统的控制方式不能达到目标，因此，架空吊车系统属于不完整的控制系统类别，只允许数量有限的输入量来控制多个输出。在这种情况下，无法控制的振荡，可能会导致严重的稳定性和安全性的缺乏，并强烈制约着运作效率。此外，起重机系统可能会遇到不同加载条件下参数变化范围的影响。因此，一个强大的和微妙的控制器，它能够减少这些不利的摇摆和不确定性，不仅提高了效率和安全性，也使该系统更适用于其他工程范围。 在文献[1]中提出的非线性控制器是通过Lyapunov的方法和滑动面控制技术改进后的方案，可以实现车位置控制。然而，没有考虑到摆角的动态稳定性。在文献[2]中提出的是利用比例微分（PD）控制器设计的渐近调节系统，可控制桥式起重机在自然阻尼振荡时的位置。在文献[3]中提出的一种模糊逻辑的滑模控制控制系统，是桥式吊车系统的发展方向。在文献[4]中，利用了非线性耦合控制法来稳定摆角，并使用拉萨尔不变性定理来完成三自由度桥式吊车系统的动作。但是，系统参数必须是预先知道的。在文献[5]中，伯格等人通过调节变量变换的方法设计的起重机系统。在文献[6]中，作者使用了一个自适应反馈线性化方法来使系统稳定。在文献[7]中提出的是一个利用机械系统的被动属性用来 桥式起重机 技术协议 甲方: 乙方: XXX年月日 、总则 本技术规范书适用于xxx 的双梁吊钩桥式起重机 1 设备规范 设备名称：1）80/20t 吊钩桥式起重机。型式（或型号）:1 ）QD80/20t—22.5m A6。 用途：吊运管模。 本期工程安装一台80t 吊钩桥式起重机 2 主要技术参数 1 ）起重量：80/20 t 跨度：22.5m 行车轨面标高：3.308m； 起升高度：15/17m 工作级别：A6 主起升速度：5.6m/min; 副起升速度：7.2 m/min 小车运行速度：33m/min 大车运行速度：76m/min 大车运行轨道型号：100kg/m （荐用） 大车轨面至缓冲器中心高度：950mm； 大车轨道中心至大车端头距离：300mm； 最大轮压：317KN 司机室进入方式：左侧面进入（司机室要宽敞明亮，视野好） 环境温度：-10~60 C； 电源：~380V，50Hz；整体面漆颜色：深绿色。 二、主要技术指标 1）大小车缓冲器采用聚胺酯缓冲器；（小车采用液压缓冲器，选用山西临汾） 2）传动机构的外露部件必须加活动保护罩； 3）吊钩采用全封闭型，防止脱绳；（所有滑轮全部采用轧制） 4）总电源进线采用隔离开关（电源进线四线制）； 5）起重机的操作采用联动台操作；（大连神通或天水产品） 6）集电器检修吊笼要容两人同时作业空间；（小车运行在端梁一端加装检修平台） 7）主副钩采用机械双限位，主副钩配置超载限制器（型号：QCX-H2B厂家河南恒达 机电设备或埠赛英电子科技发展有限公司）； 8）全车要用软电缆布线，小车供电装置采用工字钢轨道式电缆供电，小车拖缆采用扁平软电缆，拖缆双侧设接线端子箱（线缆车内平台布置）； 9）电阻采用不锈钢电阻，电阻箱间连线用铜线；生产厂家选用山东庆云或新乡新科产品；（电阻箱加装安全防护网。） 10）所有控制柜及电阻箱要固定在槽钢上，用角钢支撑，以防震动，并留有足够的检修通道； 11）吊车上应有专用照明变压器，容量10kVA（材质铜线），其电压等级分别为 380V/220V/24V。大车走台下设照明。桥式双梁设2只照明灯选用海洋王NSC9700 （操作室内设安全照明，多相插座5A/220V-2个）。配置错断相保护器（型号：XJ3-D,厂家CHNT 12）全车外露部分的电缆须配线槽，线槽出口应有保护措施，线槽必须固定牢靠； 13）设声光语音报警器（型号：TBJ-150-G，厂家：浙江宏翔电器）； 14）全部接线端子不允许裸露铜线。 15）设高温空调（型号：JLF-40B 制冷量4000W 380V 50HZ 厂家：上海海立 特或伯瑞斯） 16）大小车限位采用西门子产品，参考型号：MZL035-11Z 三、设备配置要求 电动机采用H级绝缘，YZR型（大连第二或佳木斯电机厂产品，以佳木斯为主）； 起升减速机采用中硬齿面（外购采用大起或南高齿的产品），减速机符合国家标准。减速机密封和排气孔应设计合理，漏油检测按国家标准执行； 机械部件由乙方本厂生产，齿轮联轴器的齿面应进行热处理； 制动器采用交流液压推杆式产品，YWZ系列（华伍或焦作宏发产品）； 轴承选用洛阳轴承厂或瓦房店轴承股份有限公司的产品；钢丝绳：采用贵州股份的产品。 电器元件：选用天水长控或施耐德产品； 钢板材质采用Q235B（来源于武钢、邯钢、宝钢、安钢） 四、乙方要在合同生效后10 天内完成吊车的全部设计和大车组装并及时通知甲方审查；小车组装完毕在刷漆之前通知甲方验收；刷漆完成发车前通知甲方验收。设计审查资料至少包括：设备总装图、部件图、传动机构等主要零件部件图、电气原理图、电控系统 变频器在起重机控制系 统中的应用 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N] 变频器在起重机控制系统中的应用 随着工业生产对起重机调速性能要求的不断提高，常用传统的起重机调速方法如：绕线转子异步电动机转子串电阻调速、晶闸管定子调压调速和串级调速等共同的缺点是绕线转子异步电动机有集电环和电刷，它们要求定期维护，由集电环和电刷引起的故障较为常见，再加上大量继电器、接触器的使用，致使现场维护量较大，调速系统的故障率较高，而且调速系统的综合技术指标较差，已不能满足工业生产的特殊要求。本文则主要介绍现代交流变频器应用于现代起重机的若干知识与问题。 现代交流变频调速技术已在工业界中得到广泛应用，它为交流异步电动机驱动的起重机大范围、高质量地调速提供了全新的方案。它具有高性能的调速指标，可以使用结构简单、工作可靠、维护方便的鼠笼异步电动机，并且高效、节能，其外围控制线路简单，维护工作量小，保护监测功能完善，运行可靠性较传统的交流调速系统有较大的提高。所以，采用交流变频调速是起重机交流调速技术发展的主流。 1、一般交流变频器的优点 变频调速技术应用于起重机后，与市场上大量使用的传统的绕线异步电动机转子串电阻调速系统相比，可带来以下显着经济效益和安全可靠性：（1）机械制动器在电动机低速时动作，主钩以及大、小车的制动由电气制动完成，所以机械制动器的制动片寿命大为延长，维护保养费用下降。 （2）采用交流变频调速技术的起重机由于变频器驱动的电动机机械特性硬，具有精确定位的优点，不会出现传统起重机负载变化时电动机转速也随之变化的现象，可以提高装卸作业的生产率。 （3）变频起重机运行平稳，起、制动平缓，运行中加、减速时整机振动和冲击明显减小，安全性提高，并且延长了起重机机械部分的寿命。 （4）交流变频调速系统属高效率调速系统，运行效率高，发热损耗小，因此比老式调速系统大量节电。 （5）采用结构简单、可靠性高的鼠笼异步电动机取代绕线转子异步电动机，避免了因集电环、电刷磨损或腐蚀引起接触不良而造成电动机损坏或不能起动的故障。 桥式起重机安装 操作技术标准 一、准备工作 1.人员准备 该项安装由6-8人完成，包括技术员1名，班长1名，电工1名，钳工2-3名，电焊工1-2名。 2.技术准备 ①熟悉技术资料（如安装施工图纸、说明书、试验交工规范等) ②安装超过50T以上的桥式起重机，要编制安装施工方案与工艺，制订安装计划。 ③进行起吊设备（方式、数量、吨位等）确认。 3.工具准备 a、常用钳工工具 b、常用电工工具 c、测量工具 d、电焊机、气割设备 e、登高设备 f、常用材料、标件 g、润滑油脂 h、油漆 i、电气标识 j、起重工具k、绳索、索具、绳扣 4.安全准备 ①进行必要的安全标识、安全围栏、安全带、安全网准备。 ②进入现场人员应准备好安全帽和劳动保护。 ③检查所使用的绳索和起重工具是否安全可靠。 5.现场准备 ①由技术员、班长、钳工、电工看现场 ②根据现场条件确定安装(包括吊装)方案 ③根据方案进行安装前准备(搭架子、搭跳板、拆除障碍、改动建筑墙体、顶棚、处理地面等)。 ④考虑现场条件选择适合的安装方法（敞开式、封闭式、梁工式）二、起重机的运输 ①根据起重机的重量选择合适的运输车辆。 ②选择合适的起重吊装设备。 ③将运输车辆支起。 ④在运输车辆上垫好枕木。 ⑤确定吊点，试吊，确认无误装车。 ⑥桥式起重机的桥架装车和运进安装现场的方向、卸车方位与起重机安装方位要一致。 ⑦用手拉葫芦和绳索将起重机桥架进行车上固定。 三、现场卸车 将设备运到安装现场，卸于安装的指定地点，以便于安装时一次吊装到位。 四、现场安全 1.做好安全标识，拉好安全围栏，防护安全网，设置好登高工 具。 2.设置必要的拴安全带的安全钢丝绳。 3.戴好安全帽，穿戴好劳动保护。 目录 文摘 第一章绪论 1.1概述 1.2门式起重机电气传动系统方案与原理 1.2.1门式起重机负载特点 1.2.2转子电路串电阻调速 1.2.3晶闸管定子调压调速 1.2.4直流调速系统 1.2.5交流调速系统 1.3门式起重机的控制系统方案 1.3.1 PLC控制系统 1.3.2起重机监控系统 1.4本课题的工作和意义 1.5本章小节 第二章钢厂200吨龙门起重机电控系统简述 2.1 200吨门式起重机的构造 2.2电控系统简述 2.2.1系统功能 2.2.2起重机动作机械联锁保护 2.2.3起重机变频电动机的选择 2.2.4其他配置 2.3本章小结 第三章起重机变频调速传动系统 3.1变频器的技术概要 3.1.1变频调速的原理 3.1.2变频器 3.1.3异步机的标量控制 3.1.4异步机的矢量控制 3.2起重机的变频调速系统 3.2.1起重机电机的选用原则 3.2.2起重机变频器的选用原则 3.3钢厂200吨龙门起重机传动系统方案 3.3.1变频方案选择 3.3.2系统组成及特点 3.4西门子工程型变频器SIMOVERT MASTERDRIVES 3. 4.1功率部分的计算 3.4.2多电机传动 3.4.3整流/回馈单元 3.4.4 AFE整流/回馈单元 3.4.5各种制动方案的比较 3.4.6西门子工程型变频器技术特性 3.4.7软件功能 3.4.8通讯卡 3.4.9系统元件 3.5钢厂200吨门式起重机变频器选型3.6本章小结 第四章起重机PLC网络控制系统 4.1PLC及其网络概述 4.1.1 PLC 4.1.2 PLC网络 4.2钢厂200吨门式起重机自控系统方案4.2.1自控系统方案原理图 4.2.2系统说明 4.3西门子PLC S7-300功能概述 4.3.1 S7-300系统功能 4.3.2钢厂200吨龙门起重机PLC模块4.3.3 STEP 7编程语言 4.3.4全集成的解决方案 4.4 PROFIBUS现场总线技术 4.4.1 PROFIBUS现场总线简述 4.4.2 PROFIBUS的组成 4.4.3 PROFIBUS的存取介质 4.4.4 PROFIBUS的介质存取控制 4.4.5 PROFIBUS的介质存取协议 4.5 SCADA/HMI系统 4.6本章小结 第五章起重机系统功能的实现 5.1起升机构的抱闸控制 5.1.1工艺要求 5.1.2控制功能的实现 5.2大车行走纠偏控制 5.2.1工艺要求 5.2.2控制功能的实现 5.3起升机构自动同步 5.3.1工艺要求 5.3.2控制功能的实现 5.4起重机管理系统 5.5本章小结 结论 参考文献 桥式起重机控制系统的自动化应用 20/5t桥式起重机控制线路 经常移动的。因此要采用移动的电源线供电，一般采用软电缆供电，软电缆可随大、小车的滑触线通过生产车间中常用的20／5t桥式起重机，它是一种用来吊起或放下重物并使重物在短距离内水平移动的起重设备，俗称吊车、行车或天车。起重设备按结构分，有桥式、塔式、门式、旋转式和缆索式等多种，不同结构的起重设备分别应用于不同的场合。生产车间内使用的是桥式起重机，常见的有5t、10t单钩和15／3t、20／5t双钩等。下面以20／5t双钩桥式起重机为例分析一下20/5t桥式起重机控制线路。20/5t桥式起重机主要由主钩（20t）、副钩（5t）、大车和小车等四部分组成。如图10-17所示是20/5t桥式起重机的外形结构图。 1-驾驶室 2-辅助滑线架 3-交流磁力控制器4-电阻箱 5-起重小车 6-大车拖动电动7-端梁 8-主滑线 9-主梁 图10-17 桥式起重机外形结构图 20/5t桥式起重机由五台电动机组成，其主要运动形式分析如下：大车的轨道设在沿车间两侧的柱子上，大车可在轨道上沿车间纵向移动；大车上有小轨道，供小车横向移动；主钩和副钩都安装在小车上。交流起重机的电源为380V。由于起重机工作时是电刷引入起重机驾驶室内的保护控制盘上，三根主滑触线是沿着平行于大车轨道方向敷设在车间厂房的一侧。提升机构、小车上的电动机和交流电磁制动器的电源是由架设在大车上的辅助滑触线（俗称拖令线）来供给的；转子电阻也是通过辅助滑触线与电动机连接的。滑触线通常用圆钢、角钢、V形钢或工字钢轨制成。 10.6.1 20/5t桥式起重机的工作原理 1.主电路分析 桥式起重机的工作原理如图10-18所示。大车由两台规格相同的电动机M1和M2拖动，用一台凸轮控制器Q1控制，电动机的定子绕组并联在同一电源上；YA1和YA2为交流电磁制动器，行程开关SQ R和SQ L作为大车前后两个方向的终端保护。小车移动机构由一台电动机M3拖动，用一台凸轮控制器Q2控制，YA3为交流电磁制动器，行程开关SQ BW和SQ FW作为小车前、后两个方向的终端保护。副钩提升由电动机M4拖动，由凸轮控制器Q3来控制，YA4为交流电磁制动器，SQ U1为副钩提升的限位开关。主钩提升由电动机M5拖动，由主令控制器SA和一台磁力控制屏控制，YA5、YA6为交流电磁制动器，提升限位开关为SQ U2，下降限位开关SQ U3。 总电源由电源隔离开关QS1控制，整个起重机电路和各控制电路均用熔断器作为短路保护，起重机的导轨应当可靠地接零。在起重机上，每台电动机均由各自的过电流断电器在作为分路过载保护。过电流继电器是双线圈式的，其中任一线圈的电流超过允许值时，都能使继电器动作，分断常闭触头，切断电动机防爆电动单梁桥式起重机技术协议
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