起重機(jī)PLC控制改造設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)word格式

1、 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：起重機(jī)PLC控制改造設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 自動(dòng)化（數(shù)控技術(shù)） 班 級(jí) T數(shù)控091 學(xué) 號(hào)：0學(xué)生姓名： 顧強(qiáng) 指導(dǎo)教師： 邵翔兵 起迄日期： 2013.32013.5 設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)樓 Graduation Design (Thesis) Crane control PLC control design By GU QiangSupervised byProf. XU Xiang bingSchoolofAutomation Nanjing Institute of Technology May, 2013 摘 要 隨著現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，微處

2、理器和微電子技術(shù)的發(fā)展，使變頻調(diào)速控制系統(tǒng)日趨成熟。而橋式起重機(jī)作為物料搬運(yùn)系統(tǒng)中一種典型設(shè)備，在企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)用廣泛作用顯著，故對(duì)于提高其運(yùn)行效率，確保運(yùn)行安全，降低物料搬運(yùn)成本是十分重要。傳統(tǒng)的橋式起重控制系統(tǒng)主要采用繼電器、接觸器進(jìn)行控制，并使用交流繞線串電阻的方法進(jìn)行啟動(dòng)和調(diào)速，這種控制系統(tǒng)存在可靠性差，故障率高，電能浪費(fèi)大，效率低等缺點(diǎn)。因此根據(jù)橋式起重機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，將可編程序控制器與變頻器結(jié)合應(yīng)用于橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)， PLC系統(tǒng)采用日本三菱公司產(chǎn)品，大大提高了操作精度和穩(wěn)定度；綜合保護(hù)功能完善，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)、查找、處理故障；并且節(jié)約了能源。變頻器采用三菱公司FR-A540系列產(chǎn)

3、品，變頻器內(nèi)部控制的核心是 CPU單元，具有較強(qiáng)的運(yùn)算和控制能力 , 能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)化調(diào)速控制，設(shè)置合理的電機(jī)運(yùn)行參數(shù)，保證起重機(jī)各機(jī)構(gòu)有較大的調(diào)速范圍和較高的調(diào)速精度，并且可以有7種不同的速度，比傳統(tǒng)的起重機(jī)多幾種速度。變頻器內(nèi)部具有故障自診斷功能 ,能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)載保護(hù)等功能。 In this paper Along with the application of modern control theory and microprocessor and the development of microelectronics technology, the frequency

4、control of motor speed control system has become increasingly mature. The bridge crane as the materials handling system is a kind of typical equipment, widely used in the enterprise production activities significantly, therefore, to improve the efficiency of its operation, ensure the running safety,

5、 it is important to reduce material handling costs. Traditional bridge crane control system mainly adopts relay and contactor to control, and communication series resistance of the winding method is used to start and speed control, this control system has poor reliability, failure rate is high, the

6、electric energy waste, low efficiency of faults. So according to the characteristics of bridge crane, combines programmable controller and frequency converter is applied in bridge crane control system, PLC system USES the Japanese mitsubishi products, greatly improve the precision and stability of o

7、peration; Comprehensive protection function perfect, facilitate timely find, find, and troubleshooting; And save the energy. Mitsubishi inverter adopts FR - A540 series products, inverter is the core of the internal control CPU units, have strong ability of operation and control, to realize paramete

8、rized speed regulation control, set up reasonable motor running parameters, guarantee that crane institutions have a large speed range and high control precision, and can have seven different speed, several speed than traditional crane. Frequency converter internal has fault self-diagnosis function,

9、 can realize system function such as overvoltage, overcurrent and overload protection. 目 錄第1章 緒 論11.1 過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展概述21.2 對(duì)起重機(jī)控制電路進(jìn)行PLC改造的意義31.3 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容4第2章 橋式起重機(jī)電氣控制52.1 橋式起重機(jī)簡(jiǎn)介52.2 橋式起重機(jī)對(duì)電力拖動(dòng)和電氣控制的要求72.3 起重機(jī)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)分析82.4 起重機(jī)控制原理分析10第3章 起重機(jī)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)213.1 可編程序控制器的功能和特點(diǎn)213.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則與主要內(nèi)容223.3 P

10、LC硬件的選擇243.4 節(jié)省PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)的方法273.5 PLC的選型設(shè)計(jì)29第4章 橋式起重機(jī)PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)394.1 PLC控制程序設(shè)計(jì)的一般步驟394.2 橋式起重機(jī)控制程序的設(shè)計(jì)40第5章 橋式起重機(jī)PLC控制系統(tǒng)的檢修495.1 橋式起重機(jī)常見(jiàn)故障及可能原因495.2 20/5T橋式起重機(jī)電氣控制線路的常見(jiàn)故障檢修50參考文獻(xiàn)53結(jié)束語(yǔ)54第1章 緒 論1.1 過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展概述在現(xiàn)代工業(yè)控制中, 過(guò)程控制技術(shù)是一歷史較為久遠(yuǎn)的分支。在本世紀(jì)30 年代就已有應(yīng)用。過(guò)程控制技術(shù)發(fā)展至今天, 在控制方式上經(jīng)歷了從人工控制到自動(dòng)控制兩個(gè)發(fā)展時(shí)期。在自動(dòng)控制時(shí)期內(nèi)，過(guò)程

11、控制系統(tǒng)又經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段, 它們是：分散控制階段, 集中控制階段和集散控制階段。從過(guò)程控制采用的理論與技術(shù)手段來(lái)看，可以粗略地把它劃為三個(gè)階段：開(kāi)始到70 年代為第一階段，70 年代至90 年代初為第二階段，90 年代初為第三階段開(kāi)始。其中70 年代既是古典控制應(yīng)用發(fā)展的鼎盛時(shí)期，又是現(xiàn)代控制應(yīng)用發(fā)展的初期，90 年代初既是現(xiàn)代控制應(yīng)用發(fā)展的繁榮時(shí)期，又是高級(jí)控制發(fā)展的初期。第一階段是初級(jí)階段，包括人工控制，以古典控制理論為主要基礎(chǔ)，采用常規(guī)氣動(dòng)、液動(dòng)和電動(dòng)儀表，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、流量、壓力和液位進(jìn)行控制，在諸多控制系統(tǒng)中，以單回路結(jié)構(gòu)、PID 策略為主，同時(shí)針對(duì)不同的對(duì)象與要求，創(chuàng)造了

12、一些專門(mén)的控制系統(tǒng)，如：使物料按比例配制的比值控制，克服大滯后的Smith 預(yù)估器，克服干擾的前饋控制和串級(jí)控制等等，這階段的主要任務(wù)是穩(wěn)定系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)定值控制。這與當(dāng)時(shí)生產(chǎn)水平是相適應(yīng)的。第二階段是發(fā)展階段，以現(xiàn)代控制理論為主要基礎(chǔ)，以微型計(jì)算機(jī)和高檔儀表為工具，對(duì)較復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程進(jìn)行控制。這階段的建模理論、在線辨識(shí)和實(shí)時(shí)控制已突破前期的形式，繼而涌現(xiàn)了大量的先進(jìn)控制系統(tǒng)和高級(jí)控制策略，如克服對(duì)象特性時(shí)變和環(huán)境干擾等不確定影響的自適應(yīng)控制，消除因模型失配而產(chǎn)生不良影響的預(yù)測(cè)控制等。這階段的主要任務(wù)是克服干擾和模型變化，滿足復(fù)雜的工藝要求，提高控制質(zhì)量。1975 年，世界上第一臺(tái)分散控制系統(tǒng)在美

13、國(guó)Honeywe公司問(wèn)世，從而揭開(kāi)了過(guò)程控制嶄新的一頁(yè)。分散控制系統(tǒng)也叫集散控制系統(tǒng)，它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和顯示技術(shù)，采用多層分級(jí)的結(jié)構(gòu)形式,按總體分散、管理集中的原則，完成對(duì)工業(yè)過(guò)程的操作、監(jiān)視、控制。由于采用了分散的結(jié)構(gòu)和冗余等技術(shù)，使系統(tǒng)的可靠性極高，再加上硬件方面的開(kāi)放式框架和軟件方面的模塊化形式，使得它組態(tài)、擴(kuò)展極為方便，還有眾多的控制算法(幾十至上百種) 、較好的人機(jī)界面和故障檢測(cè)報(bào)告功能。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，它已日臻完善，在眾多的控制系統(tǒng)中，顯示出出類拔萃的風(fēng)范，因此，可以毫不夸張地說(shuō)，分散控制系統(tǒng)是過(guò)程控制發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。第三階段是高級(jí)階段，目前正在來(lái)到

14、。1.2 對(duì)起重機(jī)控制電路進(jìn)行PLC改造的意義目前，在企業(yè)中運(yùn)行著的許多生產(chǎn)設(shè)備在控制技術(shù)方面都趨于落后和老化，但并未完成設(shè)備的設(shè)計(jì)壽命。特別是設(shè)備主體的工作性能還十分穩(wěn)定和可靠，只是在新技術(shù)的應(yīng)用上跟不上時(shí)代的發(fā)展，運(yùn)行中的消耗偏高，效率較低，控制性能不夠優(yōu)越。在這種情況下，若只為追求新技術(shù)的應(yīng)用而提前進(jìn)行設(shè)備的更新?lián)Q代，將造成極大的浪費(fèi)，同時(shí)增大設(shè)備投資的回收難度，提高企業(yè)的產(chǎn)品成本。本設(shè)計(jì)中20/5噸橋式起重機(jī)電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為主鉤、副鉤、小車(chē)、大車(chē)四部分。在原傳動(dòng)控制中，采用轉(zhuǎn)子串接電阻的調(diào)速方式，其設(shè)備存在缺點(diǎn)如下：1） 起重機(jī)每天需進(jìn)行大量的裝卸操作，由于繞線式電機(jī)調(diào)速是通過(guò)電氣驅(qū)動(dòng)

15、系統(tǒng)中的主要控制元件交直流接觸器和斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)上的串接電阻，切換十分頻繁，在電流比較大的狀態(tài)下，容易燒壞觸頭。同時(shí)因工作環(huán)境惡劣，轉(zhuǎn)子回路串接的電阻因灰塵、設(shè)備震動(dòng)等原因經(jīng)常燒壞、斷裂。因而設(shè)備故障率比較高，維修工作量比較大。2） 拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量大，啟動(dòng)時(shí)電流對(duì)電網(wǎng)沖擊大，而且都是慣性負(fù)載，機(jī)械沖擊也較大，機(jī)械設(shè)備使用壽命短，操作人員的安全系數(shù)較差，設(shè)備運(yùn)行可靠性低。3） 起重機(jī)工作的協(xié)調(diào)性主要靠操作人員的熟練程度。由于由于副鉤、大車(chē)、小車(chē)凸輪控制器之間沒(méi)有固定的聯(lián)系，在起重機(jī)工作時(shí)操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，容易疲勞，易產(chǎn)生誤操作。要解決上述問(wèn)題，最有前途的作法是對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，提高舊設(shè)備

16、的新技術(shù)含量。這樣既能有效地發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備主體的工作性能，又能降低成本、提高效率。采用PLC（可編程控制器）來(lái)控制橋式起重機(jī)的運(yùn)行，可以充分體現(xiàn)出PLC所具有的功能強(qiáng)，可靠性高、編程簡(jiǎn)單、使用方便、體積小巧等優(yōu)點(diǎn)。起重機(jī)采用PLC控制，還能解決傳統(tǒng)控制方式下在操作方面的許多麻煩，包括開(kāi)閉電機(jī)和起升電機(jī)在抓斗剛裝料閉合起升時(shí)難以同步等問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)采用PLC控制可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高抓斗橋式起重機(jī)的工作性能。因此，PLC在該方面的應(yīng)用具有重要的實(shí)用意義和推廣價(jià)值。1.3 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法2)繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求3)橋式起重機(jī)電路的設(shè)計(jì)4)橋式起重機(jī)控制

17、電路的工作原理5)橋式起重機(jī)電路控制器件的選擇6)橋式起重機(jī)電路的檢修第2章 橋式起重機(jī)電氣控制2.1 橋式起重機(jī)簡(jiǎn)介2.1.1 橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類起重機(jī)是一種用于起吊和放下重物并使重物在短距離內(nèi)水平移動(dòng)的起重設(shè)備。起重設(shè)備有多種形式，有橋式、塔式、門(mén)式、旋轉(zhuǎn)式和纜索式等。橋式起重機(jī)通常分為單主梁、雙梁起重機(jī)兩大類。按吊具不同又可分為吊鉤、抓斗、電磁、兩用(吊鉤和可換的抓斗)橋式起重機(jī)。此外還有防爆、絕緣、雙小車(chē)、掛梁等橋式起重機(jī) 。不形式的起重機(jī)分別用在不同的場(chǎng)合。如車(chē)站貨場(chǎng)使用的門(mén)式起重機(jī)；建筑工地使用的塔式起重機(jī)；生產(chǎn)車(chē)間使用橋式起重機(jī)。橋式起重機(jī)一般通稱行車(chē)或天車(chē)。圖2.1 橋式起

18、重機(jī)示意圖1-駕駛室 2-輔助滑線架 3-交流磁力控制屏 4-電阻箱 5-起重小車(chē) 6-大車(chē)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) 7-端粱 8-主滑線 9-主粱橋式起重結(jié)構(gòu)示意如圖2.1所示，起重機(jī)可以在大車(chē)能夠行走的整個(gè)車(chē)間范圍內(nèi)進(jìn)行起重運(yùn)輸。橋式起重機(jī)主要由大車(chē)和小車(chē)組成橋架機(jī)構(gòu)，主鉤和副鉤組成提升機(jī)構(gòu)。大車(chē)的軌道敷設(shè)在沿車(chē)間兩側(cè)的立柱上，大車(chē)可在軌道上沿車(chē)間縱向移動(dòng)；大車(chē)上有小軌供小車(chē)橫向移動(dòng)；主鉤和副鉤都裝在小車(chē)上，主鉤用來(lái)提升重物，副鉤除了可提升輕物外，在它額定負(fù)載范圍內(nèi)也可協(xié)同主鉤輕轉(zhuǎn)或翻倒工作用。但不允許兩鉤同時(shí)提升兩個(gè)物件，兩個(gè)吊鉤再單獨(dú)工作時(shí)均只能起吊重量不超過(guò)額定重量的重物，當(dāng)兩個(gè)吊鉤同時(shí)工作時(shí)，物

19、件重量不允許超過(guò)主鉤的起重量。大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)有分別驅(qū)動(dòng)和集中驅(qū)動(dòng)兩種，目前我國(guó)生產(chǎn)的橋式起重機(jī)大都采用分別驅(qū)動(dòng)方式。小車(chē)由起升機(jī)構(gòu)和小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成，小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用集中驅(qū)動(dòng)方式。2.1.2橋式起重機(jī)的供電特點(diǎn)起重機(jī)的電源為380V，由公共的交流電源供給 。由于起重機(jī)在工作時(shí)是經(jīng)常移動(dòng)的，同時(shí)，大車(chē)與小車(chē)之間、大車(chē)與廠房之間都存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此，要采用可移動(dòng)的電源設(shè)備供電。一般采用軟電纜供電。軟電纜可隨大、小車(chē)的移動(dòng)而伸展和疊卷。另一種方法是采用滑觸線和集電刷供電。三根交流電源經(jīng)由三根主滑觸線與滑動(dòng)的集電刷，引進(jìn)起重機(jī)駕駛室內(nèi)的保護(hù)控制柜上再?gòu)谋Ｗo(hù)控制柜引出兩相電源至凸輪控制器，另一相稱為電源的

20、公用相，它直接從保護(hù)控制柜接到各電動(dòng)機(jī)的定子接線端?；|線通常采用角鋼、圓鋼或工字鋼等鋼性導(dǎo)體制成。2.1.3 橋式起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)橋式起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)有起重量、跨度、起升高度、起升速度、運(yùn)行速度和工作級(jí)別等。1、起重量 系指被起升物的重量，有額定起重量和最大起重量?jī)蓚€(gè)參數(shù)。額定起重量是指起重機(jī)允許吊起的物品連同可分吊具重量的總和。最大起重量是指在正常工作條件下允許吊起的最大額定起重量。起重機(jī)械最大起重量在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB783-87中已有規(guī)定。2、跨度 起重機(jī)主梁兩端車(chē)輪中心線間的距離，即大車(chē)軌道中心線間的距離稱作跨度。3、起升高度 吊具或抓取裝置的上極限位置與下極限位置之間的距離，稱為

21、起升高度。4、工作速度 橋式起重機(jī)的工作速度包括起升速度及大、小車(chē)運(yùn)行速度。起升速度指吊物(或其它取物裝置)在穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，額定載荷時(shí)的垂直位移速度。中、小起重量的起重機(jī)起升速度一般為820m/min。小車(chē)運(yùn)行速度一般為3050mmin。大車(chē)運(yùn)行速度一般為80120m/min。5、工作級(jí)別 起重機(jī)的工作級(jí)別是根據(jù)起重機(jī)利用等級(jí)和載荷狀態(tài)劃分的，它反映了起重機(jī)的特性。按工作級(jí)別使用起重機(jī)，可安全又充分發(fā)揮起重機(jī)的功能。關(guān)于工作級(jí)別可參閱GB3811-83起重設(shè)計(jì)規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定。2.2 橋式起重機(jī)對(duì)電力拖動(dòng)和電氣控制的要求橋式起重機(jī)工作環(huán)境惡劣，粉塵大，溫度高，空氣潮濕，其工作性質(zhì)為重復(fù)短時(shí)工

22、作制。因此，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速、反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)；同時(shí)，負(fù)載很不規(guī)律，經(jīng)常承受大的過(guò)載和機(jī)械沖擊；另外，起重機(jī)要求有一定的調(diào)速范圍。為此，專門(mén)設(shè)計(jì)制造了YZR系列起重及冶金用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。為了更好地起重行業(yè)更新橋式起重機(jī)配套電機(jī)的需要，在YZR系列基礎(chǔ)上運(yùn)用計(jì)算機(jī)重新設(shè)計(jì)其電磁方案，研究出了YZR-Z系列起重專用電機(jī)。2.2.1 起重用電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)1)電動(dòng)機(jī)按斷續(xù)周期工作制設(shè)計(jì)制造，其代號(hào)為S3。在斷續(xù)工作狀態(tài)下用負(fù)載持續(xù)率FC%表示。 (2-1)一個(gè)周期通常是為10min，標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)載持續(xù)率有15%、25%、40%、60%等幾種。2)具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，適應(yīng)重載下的起動(dòng)

23、、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子制成細(xì)長(zhǎng)形，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，減小了起、制動(dòng)時(shí)的能量損耗。4)制成封閉型，具有較強(qiáng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，有較大的氣隙，以適應(yīng)多塵土和較大機(jī)械沖擊的工作環(huán)境；具有較高的耐熱絕緣等級(jí)，允許溫升較高。2.2.2 提升機(jī)構(gòu)與移動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制的要求為了提高起重機(jī)的生產(chǎn)率和生產(chǎn)安全，對(duì)起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制提出如下要求：1) 具有合適的升降速度，空鉤能快速升降，輕載提升速度應(yīng)大于額定負(fù)載的提升速度。2) 具有一定的調(diào)速范圍，普通起重機(jī)調(diào)速范圍為3:1，對(duì)要求較高的起重機(jī)，調(diào)速范圍可達(dá)(510):1。3) 適當(dāng)?shù)牡退賲^(qū)，提升重物開(kāi)始或下降重物到預(yù)定位置附近，都需要低速。為此，在

24、30%額定速度內(nèi)應(yīng)分成幾檔，以便靈活操作。高速向低速過(guò)渡應(yīng)逐級(jí)減速，保持穩(wěn)定運(yùn)行。4)提升的第一檔為預(yù)備檔，用以消除傳動(dòng)間隙，將鋼絲張緊，避免過(guò)大的機(jī)械沖擊。但預(yù)備級(jí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不能大，一般限制在額定轉(zhuǎn)矩的一半以下。5)負(fù)載放下時(shí)，依據(jù)負(fù)載大小，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以是電機(jī)狀態(tài)、倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)與再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。圖2.2 提升物品時(shí)的正向電動(dòng)狀態(tài)6)為了安全，有機(jī)械抱閘的機(jī)械制動(dòng)，以減輕機(jī)械抱閘的負(fù)擔(dān)。不允許只有電氣制動(dòng)而無(wú)機(jī)械制動(dòng)，不然發(fā)生電源事故停電時(shí)，在無(wú)制動(dòng)力矩作用下，重物將自由下落，造成設(shè)備或人身事故。大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)與小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)對(duì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制的要求比較簡(jiǎn)單，只要有一定的調(diào)速范圍，分幾檔進(jìn)

25、行控制即可。為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車(chē)，應(yīng)采取制動(dòng)停車(chē)。2.3 起重機(jī)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)分析圖2.3 下放空鉤或輕載時(shí)的反向電動(dòng)狀態(tài)2.3.1 大車(chē)、小車(chē)行走機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的正、反向電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行起重機(jī)大車(chē)和小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為運(yùn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和車(chē)輪滾動(dòng)時(shí)的摩擦阻力矩，其值為一常數(shù)，方向始終與運(yùn)動(dòng)方向相反。因此，大車(chē)與小車(chē)來(lái)回移動(dòng)時(shí)，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)處于正向與反向電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行。2.3.2 提升重物時(shí)的正向電動(dòng)工作狀態(tài)提升物品時(shí)，電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL由重力轉(zhuǎn)矩TW及提升機(jī)構(gòu)摩擦阻轉(zhuǎn)矩Tf兩部分組成，當(dāng)電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL時(shí)，重物將被提升；當(dāng)二者相等時(shí)，重物以恒定速度提升。特性如圖2.2所示特性，此時(shí)電動(dòng)機(jī)

26、處于正向電動(dòng)狀態(tài)。圖2.4 下放在中載或重時(shí)的再生制動(dòng)狀態(tài)2.3.3 當(dāng)空鉤或輕載下放時(shí)的反向電動(dòng)狀態(tài)圖2.5 下放重載時(shí)的倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)當(dāng)空鉤或輕載下放時(shí)，由于負(fù)載重力轉(zhuǎn)矩小于提升機(jī)構(gòu)摩擦阻轉(zhuǎn)矩，此時(shí)依靠重物自身重量不能下降。為此，電動(dòng)機(jī)必須向著重物下降方向產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并與重力轉(zhuǎn)矩一起共同克服摩擦阻轉(zhuǎn)矩，強(qiáng)使空鉤或輕載下放，這在起重機(jī)中常叫做強(qiáng)迫下降。電動(dòng)機(jī)工作在反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)，如圖2.3所示。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在- na下，以na速度下放重物。2.3.4 在中載或重時(shí)的再生制動(dòng)狀態(tài)圖2.6 單相電動(dòng)狀態(tài)機(jī)械特性在中載或重載長(zhǎng)距離下降重物時(shí)，可將提升電動(dòng)機(jī)按反轉(zhuǎn)相序接線，產(chǎn)生下降方向的電磁轉(zhuǎn)矩，此

27、時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩T與重力轉(zhuǎn)矩TW的方向一致，仍如圖2.3所示，使電動(dòng)機(jī)很快加速并超過(guò)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。此時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流均改變方向，產(chǎn)生阻止重物下降的電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩=負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)以高于同步轉(zhuǎn)速的速度穩(wěn)定運(yùn)行，所以也可稱為超同步制動(dòng)，如圖2.4所示。2.3.5 下放重載時(shí)的倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)在下放重型載荷時(shí)，為獲得低速下降，確保起重機(jī)工作安全平穩(wěn)，常采用倒拉反接制動(dòng)。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子仍按正轉(zhuǎn)提升相序接線，但在轉(zhuǎn)子電路中串接較大電阻，這時(shí)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，因此電動(dòng)機(jī)就被載荷拖動(dòng)，迫使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)以后電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子的電動(dòng)勢(shì)和電流都加大，轉(zhuǎn)矩也隨之加大，直至

28、T=TL，如圖2.5所示。2.3.6 低速下放或中載時(shí)的單相制動(dòng)狀態(tài)單相制動(dòng)狀態(tài)是將電動(dòng)機(jī)定子三相繞組中的任意兩相并聯(lián)后與第三相繞組串聯(lián)接在電源線電壓上，使電動(dòng)機(jī)構(gòu)成單相接電狀態(tài)。這時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子產(chǎn)生一個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)，將這個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)分解為兩個(gè)轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)都要產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。所以，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩將是這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩之和。圖2.6中曲線1、2分別為正向和反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的機(jī)械特性，曲線3為合成機(jī)械特性。由曲線3可知，當(dāng)n=0時(shí)，T=O，故此時(shí)電動(dòng)機(jī)通電后不能起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，但若在外力作用下使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，可使電動(dòng)機(jī)工作。如果加大電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子外加電阻，使其正向與反

29、向特性變軟，則合成特性為一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)在二、四象限的直線，如圖2.7所示，此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。這時(shí)，如果電動(dòng)機(jī)在重力負(fù)載作用下，電動(dòng)機(jī)將處于第四象限的倒拉制動(dòng)狀態(tài)，稱為單相倒拉制動(dòng)，適用于輕載低速下降。與倒拉反接制動(dòng)下放物件相比，不會(huì)出現(xiàn)輕載不但不下降反而上升之弊端。但不適用于重載下放，因此時(shí)將發(fā)生高速下降的飛車(chē)事故。圖2.7 單相制動(dòng)狀態(tài)機(jī)械特性2.4 起重機(jī)控制原理分析2.4.1 起重機(jī)的保護(hù)箱起重機(jī)電氣控制一般具有下列保護(hù)與聯(lián)鎖環(huán)節(jié)：電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)；短路電流保護(hù)；失壓保護(hù)；控制器的零位保護(hù)；行程限位保護(hù)；艙蓋、欄桿安全開(kāi)關(guān)及緊急斷電保護(hù)等。另外，起重機(jī)有關(guān)機(jī)構(gòu)安裝各類可靠靈敏的安全

30、裝置，常用的有緩沖器、起升高度限位器、負(fù)荷限制器及超速開(kāi)關(guān)等。采用凸輪控制器或凸輪、主令兩種控制器操作的交流橋式起重機(jī)，廣泛使用保護(hù)箱。保護(hù)箱由刀開(kāi)關(guān)、接觸器、過(guò)電流繼電器等組成，用于控制保護(hù)起重機(jī)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)過(guò)流保護(hù)，以及失壓、零位、限位等保護(hù)。起重機(jī)上用的標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)盤(pán)為XQB1系列。圖2.8為XQB1-250-4F/口型保護(hù)箱的電氣原理圖。它用來(lái)保護(hù)5臺(tái)繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，大車(chē)為分別驅(qū)動(dòng)。圖中Q為三相刀開(kāi)關(guān)，KM為線路接觸器，KOC0為總過(guò)電流繼電器，KOC1KOC5為各機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)過(guò)電流繼電器，SA1、SA2、SA3、SA4分別為小車(chē)、主鉤、大車(chē)、副鉤的零位保護(hù)觸點(diǎn)，SQ1-SQ8分別為大車(chē)

31、、小車(chē)和提升機(jī)構(gòu)的限位開(kāi)關(guān)，SQ11為緊急事故開(kāi)關(guān)，SQ9、SQ10為艙口門(mén)和橋架門(mén)安全開(kāi)關(guān)，HL為電源信號(hào)燈，AL為電鈴，XS1XS3為電源(36V、220V)插座，EL1EL4為照明燈。圖2.8 XQB1-250-4F/口型保護(hù)箱的電氣原理圖2.4.2 起升機(jī)構(gòu)控制原理分析（主鉤和副鉤）橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)一般采用凸輪控制器或主令控制器操作，由于主令控制器與磁力控制屏組成的控制電路較復(fù)雜，使用元件多，成本高，故一般在以下情況下采用主令控制器控制：1)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量大，凸輪控制器容量不夠。2)操作頻率高，每小時(shí)通斷次數(shù)接近或超過(guò)600次。3)起重機(jī)工作繁重，操作頻繁，要求減輕司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度，要

32、求電氣設(shè)備具有較高壽命。4)起重機(jī)要求有較好的調(diào)速、點(diǎn)動(dòng)等運(yùn)行性能。本設(shè)計(jì)中，20/5t交流橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)主鉤采用的是POS1型主令控制電路，如圖2.9所示，它是由主令控制器發(fā)出動(dòng)作指令，使磁力控制屏中各相應(yīng)接觸器動(dòng)作，來(lái)?yè)Q接電路，控制起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)按與之相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)完成各種起重吊運(yùn)工作。副鉤也采用主令控制器來(lái)控制其原理與與主鉤的控制原理大體相同，副鉤中沒(méi)有點(diǎn)動(dòng)操作，其制動(dòng)采用電磁抱閘，如圖2.10所示。2.4.2.1 控制電路特點(diǎn)1)可逆不對(duì)稱電路；2)主令控制器檔數(shù)為3-0-3，12個(gè)回路；3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電阻級(jí)數(shù)：當(dāng)被控制電動(dòng)機(jī)功率為100kW及其以下時(shí)為4級(jí)可短接電阻，12

33、5kW以上時(shí)為5級(jí)；其中第一、二級(jí)電阻系手動(dòng)控制切除，其余由時(shí)間繼電器自動(dòng)控制切除，其延時(shí)整定值為0.6s、0.3s、0.15s；4)下降“1”檔為倒拉反接制動(dòng)檔，可實(shí)現(xiàn)重型負(fù)載的低速下降。當(dāng)主令控制器手柄由：“0”扳到下降“1”檔時(shí)，電路不動(dòng)作，只有當(dāng)控制器手柄由下降“2”或下降“3”檔返回下降“1”檔時(shí)，電路才動(dòng)作，以避免發(fā)生輕載在該檔發(fā)生不但不下降反而上升的現(xiàn)象；5)下降“2”檔為單相制動(dòng)檔，實(shí)現(xiàn)輕載時(shí)的低速下降；輸入點(diǎn)數(shù)為56個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為39個(gè)；6)下降“3”檔為再生制動(dòng)檔，可獲得高于同步轉(zhuǎn)速的高速下降。主令控制器主要用于要求按一定順序頻繁操縱的控制線路中，如繞線電動(dòng)機(jī)按順序切除轉(zhuǎn)子

34、附加電阻，也可實(shí)現(xiàn)與其它控制線路聯(lián)鎖、轉(zhuǎn)換的目的。它的結(jié)構(gòu)與萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)有些類似，也是通過(guò)手柄操作凸輪，使觸點(diǎn)按規(guī)定的接通表也是通過(guò)手柄操作凸輪，使觸點(diǎn)按規(guī)定的接通表閉合或斷開(kāi)電路，但其觸點(diǎn)對(duì)數(shù)較多。主令控制器的觸點(diǎn)沒(méi)有滅弧裝置，使觸點(diǎn)分?jǐn)嗄芰χ槐劝粹o稍大。在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。設(shè)計(jì)中應(yīng)用的i/o端子數(shù)分別是：輸入點(diǎn)數(shù)為56個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為39個(gè)；圖2.9 POS1型主令控制電路原理圖7)停車(chē)時(shí)，電路保證制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)元件先于電動(dòng)機(jī)0.6s停電，防止溜鉤；8)采用時(shí)間繼電器KT1延遲電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行轉(zhuǎn)換時(shí)間，防止接觸器KM1-KM3、KM3-KM2可逆轉(zhuǎn)換時(shí)可能造成的相間短路。同時(shí)，

35、由于KT1的短暫延時(shí)，在控制器手柄由“0”扳到下降“3”位時(shí)，接觸器KM3不動(dòng)作；9)重型載荷時(shí)，在某些場(chǎng)合需經(jīng)常使用點(diǎn)動(dòng)操作，為此可對(duì)控制器進(jìn)行在某些場(chǎng)合需經(jīng)常使用點(diǎn)動(dòng)操作重型載荷時(shí)，在某些場(chǎng)合需經(jīng)常使用點(diǎn)動(dòng)操作，為此可對(duì)控制器進(jìn)行在某些場(chǎng)合需經(jīng)常使用點(diǎn)動(dòng)操作，為此可對(duì)控制器“0”-下降“2”-“0”的操作。為簡(jiǎn)化操作在某些場(chǎng)合需經(jīng)常使用點(diǎn)動(dòng)操作，為此可對(duì)控制器，可在圖2.9中按加接ab與cd環(huán)節(jié)，此時(shí)可操作腳踏開(kāi)關(guān)SF，使SF常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，然后扳動(dòng)控制器手柄進(jìn)行“0”-下降“1”-“0”的操作，即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。使SF常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，然后扳動(dòng)控制器手柄進(jìn)行“0”-下降“1”-“0”的操作，即

36、可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。圖2.10 POS1型副鉤主令控制電路原理圖2.4.2.2 電路工作情況分析 合上電源開(kāi)關(guān)Q1、Q2，主令控制器SA置于“0”位，零電壓繼電器KHV1通電吸合并自鎖，直流電磁式時(shí)間繼電器KT3、KT4、KT5通電吸合，其常閉斷電延時(shí)閉合觸點(diǎn)斷開(kāi)，為斷電延時(shí)做準(zhǔn)備。(1)提升重物的控制1)控制器手柄由“0”位扳至上升“1”位時(shí)，由于觸點(diǎn)KM1斷開(kāi)，使時(shí)間繼電器KT3斷電釋放，其觸點(diǎn)KT3（SA8支路）經(jīng)0.6s延時(shí)后閉合，使KM4通電吸合，短接一段轉(zhuǎn)子電阻R1，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖2.11“上1”特性曲線上。短接一段轉(zhuǎn)子電阻R1，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖2.11“上1”特性曲線上。短接一段轉(zhuǎn)子電

37、阻R1，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖2.11“上1”特性曲線上。短接一段轉(zhuǎn)子電阻R1，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖2.11“上1”特性曲線上。在KM8通電吸合后，經(jīng)KM8、KM1觸點(diǎn)使KT2通電吸合，觸點(diǎn)KT2（SA5支路）、KT2（SA11支路）瞬時(shí)閉合，前者為KM8延時(shí)斷電，制動(dòng)器延時(shí)閉合準(zhǔn)備，后者為KM1通電提供又一通道。圖2.11起升電機(jī)的機(jī)械特性2)當(dāng)控制器手柄由提升“1”位扳到提升“2”位時(shí)，接觸器KM5通電吸合，短接轉(zhuǎn)子電阻R2，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖2.11的上2特性曲線上。同時(shí)，觸點(diǎn)KM5（KT4線圈支路）斷開(kāi)，使時(shí)間繼電器KT4斷電釋放，觸點(diǎn)KT4(SA10支路)經(jīng)0.3s延時(shí)后閉合，為進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速做準(zhǔn)備。

38、3)控制器手柄由提升“2”位扳至提升“3”位時(shí)，接觸器KM6通電吸合，再短接一段轉(zhuǎn)子電阻R3，進(jìn)入圖2.11“上3”特性上，但這并不是電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。因?yàn)榇藭r(shí)觸點(diǎn)KM6（KT5線圈支路）斷開(kāi)，使時(shí)間繼電器KT5斷電釋放，經(jīng)0.15s延時(shí)后又使接觸器KM7通電吸合，再短接一段轉(zhuǎn)子電阻R4，只剩一段常接電阻R5，電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作在圖2.10“上3”特性曲線上。當(dāng)控制器手柄由提升“3”位依次扳回提升“2”位與提升“1”位時(shí)，電動(dòng)機(jī)相應(yīng)工作在圖2.11“上2、上1”特性上。但當(dāng)由提升“1”位扳回“0”位時(shí)，電路保證KM8先斷電，經(jīng)KT2延時(shí)觸點(diǎn)斷開(kāi)才使KM1斷電釋放，這就使制動(dòng)器先進(jìn)行制動(dòng)，然后再切

39、斷電動(dòng)機(jī)提升相序電源，保證有效地制動(dòng)。(2)下降重物的控制1)當(dāng)控制器手柄由“0”位扳到下降“1”位時(shí)，接觸器KM1、KM8仍處于斷電釋放狀態(tài)。所以，電動(dòng)機(jī)未接電源，制動(dòng)器未打開(kāi)，不致引起重載下降，也不會(huì)引起輕載不但不下降反而上升的現(xiàn)象發(fā)生。但此時(shí)時(shí)間繼電器KT3、KT4、KT5通電吸合，為斷電延時(shí)做準(zhǔn)備。2)當(dāng)控制器手柄由下降“1”位扳至下降“2”位時(shí)，將上升限位開(kāi)關(guān)SQ1短接；時(shí)間繼電器KT1通電吸合，經(jīng)延時(shí)后使接觸器KM3通電吸合，相繼使接觸器、繼電器KM8、KT2通電吸合；接觸器KM4通電吸合，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻R1短接。在串入較大轉(zhuǎn)子電阻情況下，制動(dòng)器松開(kāi)，電動(dòng)機(jī)定子接入單相交流電源，

40、處于單相制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)輕型載荷的低速下降。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖2.11單相制動(dòng)特性曲線上，即“下2”曲線上。3)當(dāng)控制器手柄由下降“2”位扳向下降“3”位時(shí)， KM3、KT1同時(shí)斷電釋放，經(jīng)KT1（0.110.16s）的延時(shí)后，使KM2通電吸合，以保證在KM3斷電釋放后，KM2才通電吸合，避免發(fā)生三相短路。并使KT2、KM4、KM5、KM8相繼通電吸合。電動(dòng)機(jī)定子按下降相序接線，轉(zhuǎn)子短接電阻R1、R2兩段電阻，制動(dòng)器松開(kāi)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖2.11“下3”特性上。另外，觸點(diǎn)KM5（KT4線圈支路）斷開(kāi)，使KT4斷電釋放，經(jīng)0.3s延時(shí)使KM6通電吸合，短接轉(zhuǎn)子電阻R3，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖2.10“下3

41、”特性上，而觸點(diǎn)KM6（KT5線圈支路）斷開(kāi)，又使KT5斷電釋放，經(jīng)0.15s延時(shí)后，使KM7通電吸合，又短接一段電阻R4，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖2.11“下3”特性上。該檔可用于任何負(fù)載的強(qiáng)力下降或再生制動(dòng)下降。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于重型載荷的短距離下降，可選擇下降“1”檔，以倒拉反接制動(dòng)下降為宜；對(duì)于輕型載荷的矩距離下降，可選擇下降“2”檔，以單相制動(dòng)下降；對(duì)于輕型和中型載荷的長(zhǎng)距離下降，可選擇下降“3”，以強(qiáng)力或再生制動(dòng)下降；對(duì)于重型載荷的長(zhǎng)距離下降，可選將控制器手柄扳至下降“3”檔作高速下降，當(dāng)距離落放點(diǎn)較近時(shí)，再將手柄扳回下降“1”檔，以低速來(lái)完成余下行程的下放，這樣既安全、平穩(wěn)而又經(jīng)濟(jì)。4)當(dāng)控制

42、器手柄由下降“3”位扳到下降“2”位時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于單相制動(dòng)狀態(tài)，獲得低速下降。5)當(dāng)控制器手柄由下降“2”位扳回到下降“1”位時(shí)，KM3、KT1、KM4斷電釋放，KT2相繼斷電釋放，但因觸點(diǎn)KT2（SA5支路）延時(shí)0.6s才斷開(kāi)，觸點(diǎn)KT1（SA4支路）經(jīng)0.11-0.16s延時(shí)閉合，這就使KM1通電吸合，電動(dòng)機(jī)按提升相序接通電源，轉(zhuǎn)子電阻全部串入。同時(shí)，由于KM8相繼通電吸合，在KM1、KM8輔助觸點(diǎn)作用下，使KT2恢復(fù)通電吸合，又保持KM1、KM8的通電吸合。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作在倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)重型載荷的低速下降。6)當(dāng)控制器手柄由提升或下降各檔位扳回到 “0”位時(shí)，制動(dòng)器制動(dòng)，但觸點(diǎn)

43、KT2（SA4支路）需經(jīng)0.6s延時(shí)才斷開(kāi)，在延時(shí)期間KM1仍保持通電吸合，電動(dòng)機(jī)仍產(chǎn)生提升的電磁轉(zhuǎn)矩，在該轉(zhuǎn)矩與制動(dòng)器共同作用下防止溜鉤現(xiàn)象。7)換向時(shí)間繼電器KT1(動(dòng)合延時(shí)0.11-0.16s，開(kāi)斷延時(shí)0.15-0.20s)，以延長(zhǎng)可逆轉(zhuǎn)換時(shí)間，防止接觸器KM1-KM3、KM3-KM2可逆轉(zhuǎn)換時(shí)可能造成的相間短路。同時(shí)，由于KT1的短暫延時(shí)，在主令控制器手柄快速由“0”位扳到下降“3”位途徑下降“2”位時(shí)，KM3不動(dòng)作，不會(huì)進(jìn)行單相制動(dòng)。8)點(diǎn)動(dòng)操作控制 在圖2.9電路中按圖2.12接入ab與cd環(huán)節(jié)。圖中ab與cd環(huán)節(jié)中的SF為腳踏開(kāi)關(guān)，KM為接觸器。點(diǎn)動(dòng)時(shí)，踏下腳踏開(kāi)關(guān)SF，操縱主令

44、控制器手柄在“0”-下降“1”-“0”間方便地進(jìn)行。圖2.12 點(diǎn)動(dòng)操作接線圖當(dāng)SF壓下，控制器手柄從“0”位扳到下降“1”位時(shí)，觸電SA5、SA11閉合，KM通電吸合，KM1通電吸合，KM8、KT2 相繼通電吸合。電磁抱閘松開(kāi)，轉(zhuǎn)子串入全部電阻，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖2.10中下1特性曲線上，對(duì)重載進(jìn)行倒拉反接制動(dòng)下降。當(dāng)控制器手柄由下降“1”位扳回“0”位時(shí)，KM9、KM8、KT2斷電釋放，電磁抱閘進(jìn)行制動(dòng)，KM1經(jīng)KT2延時(shí)0.6s斷開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)后才斷電釋放，以防止溜鉤。若重復(fù)上述操作，便可獲得重載下的點(diǎn)動(dòng)下降重物的控制。接入點(diǎn)動(dòng)控制環(huán)節(jié)，若要實(shí)現(xiàn)輕載下降重物的點(diǎn)動(dòng)控制，可操作主令控制器手柄在“0

45、”位-下降“2”位-“0”位間進(jìn)行。這時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在單相制動(dòng)下降狀態(tài)。2.4.3 運(yùn)行機(jī)構(gòu)控制原理大車(chē)與小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)在工作中要求有一定的調(diào)速范圍，能獲得幾檔運(yùn)行速度。它安有制動(dòng)器與限位行程開(kāi)關(guān)，設(shè)有能吸收車(chē)體運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的緩沖器，其電氣控制有凸輪控制型控制電路與PQY系列主令控制電路。小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用KT14-25J/1型凸輪控制器，其電氣原理圖如圖2.12所示。圖2.12 凸輪控制器控制電路如圖2.12可知凸輪控制器左右各有5個(gè)工作位置，共有9對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)、3對(duì)常閉觸點(diǎn)，采用對(duì)稱接法。其中4對(duì)主觸點(diǎn)接于電動(dòng)機(jī)定子電路進(jìn)行倒檔控制，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)；另5對(duì)主觸點(diǎn)接于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子電阻的接

46、入和切除。另外，在凸輪控制器控制電路中，過(guò)流繼電器KOC實(shí)現(xiàn)過(guò)載與短路保護(hù)；緊急開(kāi)關(guān)SEM作事故情況下的緊急停電保護(hù)；在起重機(jī)端梁上欄桿門(mén)與司機(jī)室艙口門(mén)上裝有安全開(kāi)關(guān)SQ3，防止人人在橋架上開(kāi)車(chē)以確保人身安全；電磁抱閘YB實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械制動(dòng)。緊急開(kāi)關(guān)SEM作事故情況下的緊急停電保護(hù)；在起重機(jī)端梁上欄桿門(mén)與司機(jī)室艙口門(mén)上裝有安全開(kāi)關(guān)SQ3，防止人人在橋架上開(kāi)車(chē)以確保人身安全；故情況下的緊急停電保護(hù)；在起重機(jī)端梁上欄桿門(mén)與司機(jī)室艙口門(mén)上裝有安全開(kāi)關(guān)SQ3，防止人人在橋架上開(kāi)車(chē)以確保人身安全；防止人人在橋架上開(kāi)車(chē)以確保人身安全電磁抱閘YB實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械制動(dòng)。大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用KT14-25J/2型

47、凸輪控制器，其控制箱有PQY系列主令控制器等，PQY系列主令控制電路如圖2.13所示。圖2.13 PQY系列主令控制電路下面以PQY系列主令控制電路為例進(jìn)行分析。2.4.3.1 PQY型主令控制電路分類PQY系列運(yùn)行機(jī)構(gòu)控制電路按控制電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)和線路特征分為4種；PQY1型：控制1臺(tái)電動(dòng)機(jī)；PQY2型：控制2臺(tái)電動(dòng)機(jī)；POY3型：控制3臺(tái)電動(dòng)機(jī)，允許1臺(tái)電動(dòng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)；POY4型：控制4臺(tái)電動(dòng)機(jī)，分成兩組，允許每組電動(dòng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)。2.4.3.2 POY2型主令控制電路分析PQY2型主令控制電路是用來(lái)控制兩臺(tái)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，圖2.13為PQY2型主令控制電路圖，該電路特點(diǎn)是：1)可逆對(duì)稱電

48、路；2)主令控制器檔數(shù)為3-0-3，6個(gè)回路；3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接起動(dòng)與調(diào)速電阻級(jí)數(shù)(不包括軟化級(jí))按電動(dòng)機(jī)功率分為兩種：100kW及以下時(shí)為4級(jí)；第一、二級(jí)由主令控制器手動(dòng)控制，后兩級(jí)由繼電器接觸器控制自動(dòng)切除，其延時(shí)繼電器延時(shí)整定為3s、1.5s或2s、1s。電動(dòng)機(jī)功率為125kW及以上時(shí)為五級(jí)，第一、二級(jí)系手動(dòng)切除，其余各級(jí)為自動(dòng)切除，其延時(shí)整定值為3s、1.5s、0.75s或2s、或2s、1s、 0.5s。4)制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)元件沒(méi)有專門(mén)接觸器控制，而是由電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)接觸器KM10、KM11主觸點(diǎn)控制，它與電動(dòng)機(jī)同時(shí)通電與斷電。主令控制器反向第一檔為反接制動(dòng)停車(chē)。如要快速停車(chē)，可將手柄由正轉(zhuǎn)

49、第一位推向反轉(zhuǎn)第一位。這時(shí)，在轉(zhuǎn)子回路中串入全部電阻，電流不會(huì)超過(guò)容許值，當(dāng)轉(zhuǎn)速快接近零時(shí)，迅速將手柄扳回“0”位圖中SQ3、SQ4為正反向限位開(kāi)關(guān)。第3章 起重機(jī)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 可編程序控制器的功能和特點(diǎn)PLC是電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電邏輯自動(dòng)控制系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物。它不僅充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，以滿足各種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制的需要，同時(shí)又照顧到一般電氣操作人員的技術(shù)水平和習(xí)慣，采用梯形圖或狀態(tài)流程圖等編程方式，使PLC的使用始終保持大眾化的特點(diǎn)。PLC的型號(hào)繁多，各種型號(hào)的PLC功能不盡相同，但目前的PLC一般都具有下列功能：(1)條件控制 PLC具有邏輯運(yùn)算功能，它能根據(jù)輸入

50、繼電器觸點(diǎn)的與（AND）、或（OR）等邏輯關(guān)系決定輸出繼電器的狀態(tài)（ON或OFF），故它可代替繼電器進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。(2)定時(shí)控制 為滿足生產(chǎn)工藝對(duì)定時(shí)控制的要求，一般PLC都為用戶提供足夠的定時(shí)器如三菱FX2型PLC共有256個(gè)定時(shí)器。所有定時(shí)器的定時(shí)值可由用戶在編程時(shí)設(shè)定，即使在運(yùn)行中定時(shí)值也可被讀出或修改，使用靈活，操作方便。(3)計(jì)數(shù)控制 為滿足對(duì)計(jì)數(shù)控制的需要，PLC向用戶提供上百個(gè)功能較強(qiáng)的計(jì)數(shù)器，如FX2型PLC可向用戶提供241個(gè)計(jì)數(shù)器。其中6個(gè)高速計(jì)數(shù)器，121個(gè)電池后備計(jì)數(shù)器。所有計(jì)數(shù)器的設(shè)定值可由用戶在編程時(shí)設(shè)定，且隨時(shí)可以修改。(4)步進(jìn)控制 步進(jìn)順序控制是PLC的最基本

51、的控制方式，但是許多PLC為方便用戶編制較復(fù)雜的步進(jìn)控制程序，設(shè)置了專門(mén)的步進(jìn)控制指令。如FX2型PLC中擁有上千個(gè)狀態(tài)元件，為用戶編寫(xiě)較復(fù)雜的步進(jìn)順控程序提供了極大的方便。(5)數(shù)據(jù)處理 PLC具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，除能進(jìn)行加減乘除運(yùn)算甚至開(kāi)方運(yùn)算外，還能進(jìn)行字操作、移位操作、數(shù)制轉(zhuǎn)換、譯碼等數(shù)據(jù)處理。(6)通信和聯(lián)網(wǎng)由于PLC采用了通信技術(shù)，可進(jìn)行遠(yuǎn)程的IO控制。多臺(tái)PLC之間可進(jìn)行同位鏈接(PLC Link)，還可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行上位鏈接(Host Link)，接受計(jì)算機(jī)的命令，并將執(zhí)行結(jié)果告訴計(jì)算機(jī)。一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC可構(gòu)成集中管理、分散控制的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制

52、。(7)對(duì)控制系統(tǒng)的監(jiān)控PLC具有較強(qiáng)的監(jiān)控功能，它能記憶某些異常情況或在發(fā)生異常情況時(shí)自動(dòng)終止運(yùn)行。操作人員通過(guò)監(jiān)控命令，可以監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，可以改變?cè)O(shè)定值等，片便了程序的調(diào)試?？删幊绦蚩刂破鞅徽J(rèn)為是真正的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中占有極其重要的地位，其主要特點(diǎn)有：1.編程方法簡(jiǎn)單易學(xué) 梯形圖是使用最多的PLC的編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只需花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序。2.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良

53、，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可以減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一甚至百分之一，因?yàn)橛|點(diǎn)不良造成的故障大為減少。3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 PLC的梯形圖程序可以用順序控制設(shè)計(jì)法萊設(shè)計(jì)。這種編程方法很有規(guī)律，容易掌握。對(duì)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如果掌握了正確的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)梯形圖的時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少的多?？梢栽趯?shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試PLC的用戶程序，輸入信號(hào)用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，通過(guò)PLC上的發(fā)光二極管觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題一般通過(guò)修改程序就可解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)

54、少得多?；蛲獠康妮斎胙b置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程設(shè)備提供的信息方便地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。3.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則與主要內(nèi)容3.2.1 設(shè)計(jì)的基本原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和控制精度。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：1)最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)

55、的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問(wèn)題和疑難問(wèn)題。2)保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。3)力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維

56、護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。4)適應(yīng)發(fā)展的需要由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。當(dāng)然對(duì)于不同的用戶要求的側(cè)重點(diǎn)有所不同，設(shè)計(jì)的原則應(yīng)有所區(qū)別，如果要求系統(tǒng)改善信息管理則應(yīng)將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)加以強(qiáng)化；如果是對(duì)原有控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，還要注意操作人員對(duì)原有設(shè)備的操作習(xí)慣3.2.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶的輸入、輸出設(shè)備連接而成的，用以完成預(yù)期的控制目的和相應(yīng)的控制要求。