桥式起重机PLC控制改造设计毕业设计

1、毕业设计（论文）毕业设计（论文）成绩评定书毕业设计（论文）课题：桥式起重机 PLC 控制改造设计经毕业设计（论文）答辩，评定该同学的毕业设计（论文） 成绩为毕业设计（论文）答辩委员：2012 年 月 日毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或 公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过 贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 矚 慫润厲钐

2、瘗睞枥庑赖。日日使用授权说明期：期：作 者 签 名： 指导教师签名：本人完全了解大学关于收集、 保存、使用毕业设计 （论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本 和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版， 并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化 或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以 公布论文的部分或全部内容 。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。作者签名： 日 期：毕业设计（论文）任务如下：1、毕业设计 （论文 ）课题：桥式起重机 PLC 控制改造设计2、原始资料 ：桥式起重机电路原理图 3 张，起重机电气元件表一个，该起 重机的主钩采

3、用主令控制器控制，副钩、大车、小车行走机构采 用凸轮控制器控制，该起重机过载保护采用过流继电器，各方向 均设有行程限位开关。整个起重机控制系统共有 5台电动机。 残骛 楼諍锩瀨濟溆塹籟。3、设计要求 ：把上述起重机的继电-接触器控制系统改造成 PLC 控 制， 完成控 制系统图绘制和 PLC 接线图的 设计， 主要完 成 PLC 的选 型设计 和地址分 配 。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。4、设 计 时 间 ：指导教师 ：教务 处主 任：年月指导人评语：成绩：指导人：评阅人评语：成绩：评阅人：目录第 1 章 绪 论 1 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。1.1 过程控制技术的发展概述 2 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。1

4、.2 对起重机控制电路进行 PLC 改造的意义 3 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1.3 本设计的主要内容 4 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。第 2 章 桥式起重机电气控制 4 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。2.1桥式起重机简介 5 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。2.2 桥式起重机对电力拖动和电气控制的要求 7 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。2.3起重机电动机的工作状态分析 8 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。2.4起重机控制原理分析 10 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。第 3 章 起重机 PLC 控制系统的设计 22 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。3.1可编程序控制器的功能和特点 22 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。3.2 PLC 控制系统的设计基本原则与主要内容

5、 24 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。3.3 PLC 硬件的选择 26 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。3.4 节省 PLC输入输出点数的方法 28 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。3.5 PLC 的选型设计 30 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。第 4 章 桥式起重机 PLC 控制系统的程序设计 41 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。4.1 PLC 控制程序设计的一般步骤 41 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。4.2 桥式起重机控制程序的设计 42 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。第 5 章 桥式起重机 PLC 控制系统的检修 52 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。5.1 桥式起重机常见故障及可能原因 52 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。5.2 20/5T 桥式起重机电气控制

6、线路的常见故障检修 53 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。参考文献 55 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。结束语 错误！未定义书签。 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。第 1 章 绪 论1.1 过程控制技术的发展概述在现代工业控制中 , 过程控制技术是一历史较为久远的分支。在本世纪 30 年代就已有应用。 过程控制技术发展至今天 , 在控制方式上经历了从人工 控制到自动控制两个发展时期。在自动控制时期内，过程控制系统又经历了 三个发展阶段 , 它们是：分散控制阶段 , 集中控制阶段和集散控制阶段。 恥諤 銪灭萦欢煬鞏鹜錦。从过程控制采用的理论与技术手段来看， 可以粗略地把它划为三个阶段： 开始到 70 年代为第一阶段， 70

7、 年代至 90 年代初为第二阶段， 90 年代初为 第三阶段开始。其中 70 年代既是古典控制应用发展的鼎盛时期，又是现代 控制应用发展的初期， 90 年代初既是现代控制应用发展的繁荣时期， 又是高 级控制发展的初期。第一阶段是初级阶段，包括人工控制，以古典控制理论 为主要基础，采用常规气动、液动和电动仪表，对生产过程中的温度、流量、 压力和液位进行控制，在诸多控制系统中，以单回路结构、 PID 策略为主， 同时针对不同的对象与要求，创造了一些专门的控制系统，如：使物料按比 例配制的比值控制，克服大滞后的 Smith 预估器，克服干扰的前馈控制和串 级控制等等，这阶段的主要任务是稳定系统，实现

8、定值控制。这与当时生产 水平是相适应的。 鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。第二阶段是发展阶段，以现代控制理论为主要基础，以微型计算机和高 档仪表为工具，对较复杂的工业过程进行控制。这阶段的建模理论、在线辨 识和实时控制已突破前期的形式，继而涌现了大量的先进控制系统和高级控 制策略，如克服对象特性时变和环境干扰等不确定影响的自适应控制，消除 因模型失配而产生不良影响的预测控制等。这阶段的主要任务是克服干扰和 模型变化，满足复杂的工艺要求，提高控制质量。 1975 年，世界上第一台分 散控制系统在美国 Honeywe公司问世，从而揭开了过程控制崭新的一页。分 散控制系统也叫集散控制系统，它综合了计算机技术、

9、控制技术、通信技术 和显示技术，采用多层分级的结构形式 ,按总体分散、管理集中的原则， 完成 对工业过程的操作、监视、控制。由于采用了分散的结构和冗余等技术，使 系统的可靠性极高，再加上硬件方面的开放式框架和软件方面的模块化形式， 使得它组态、 扩展极为方便， 还有众多的控制算法 （ 几十至上百种 ） 、较好的 人机界面和故障检测报告功能。 经过 20多年的发展，它已日臻完善， 在众 多的控制系统中，显示出出类拔萃的风范，因此，可以毫不夸张地说，分散 控制系统是过程控制发展史上的一个里程碑。第三阶段是高级阶段，目前正 在来到。 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。1.2 对起重机控制电路进行 PLC 改造的

10、意义 目前，在企业中运行着的许多生产设备在控制技术方面都趋于落后和老 化，但并未完成设备的设计寿命。特别是设备主体的工作性能还十分稳定和 可靠，只是在新技术的应用上跟不上时代的发展，运行中的消耗偏高，效率 较低，控制性能不够优越。在这种情况下，若只为追求新技术的应用而提前 进行设备的更新换代，将造成极大的浪费，同时增大设备投资的回收难度， 提高企业的产品成本。 阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。本设计中 20/5 吨桥式起重机电气驱动系统分为主钩、副钩、小车、大车 四部分。在原传动控制中，采用转子串接电阻的调速方式，其设备存在缺点 如下： 氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。1）起重机每天需进行大量的装卸操作，由于绕线

11、式电机调速是通过电气 驱动系统中的主要控制元件交直流接触器和断开电动机上的串接电阻， 切换十分频繁，在电流比较大的状态下，容易烧坏触头。同时因工作环境恶 劣，转子回路串接的电阻因灰尘、设备震动等原因经常烧坏、断裂。因而设 备故障率比较高，维修工作量比较大。 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。2）拖动电动机容量大，启动时电流对电网冲击大，而且都是惯性负载， 机械冲击也较大，机械设备使用寿命短，操作人员的安全系数较差，设备运 行可靠性低。 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。3）起重机工作的协调性主要靠操作人员的熟练程度。由于由于副钩、大 车、小车凸轮控制器之间没有固定的联系，在起重机工作时操作人员劳动强 度比较大，容易疲

12、劳，易产生误操作。 谚辞調担鈧谄动禪泻類。要解决上述问题，最有前途的作法是对现有设备进行技术改造，提高旧 设备的新技术含量。这样既能有效地发挥现有设备主体的工作性能，又能降 低成本、提高效率。 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。采用 PLC（可编程控制器）来控制桥式起重机的运行，可以充分体现出 PLC 所具有的功能强，可靠性高、编程简单、使用方便、体积小巧等优点。 起重机采用 PLC 控制， 还能解决传统控制方式下在操作方面的许多麻烦， 包 括开闭电机和起升电机在抓斗刚装料闭合起升时难以同步等问题。同时，通 过采用 PLC 控制可以减轻工人的劳动强度，提高抓斗桥式起重机的工作性 能。因此， PLC 在该方

13、面的应用具有重要的实用意义和推广价值。 熒绐譏钲鏌觶 鷹緇機库。1.3 本设计的主要内容1）电气控制系统的设计方法2）继电接触器控制系统设计的一般要求3）桥式起重机电路的设计4）桥式起重机控制电路的工作原理5）桥式起重机电路控制器件的选择6）桥式起重机电路的检修第 2 章 桥式起重机电气控制2.1 桥式起重机简介2.1.1 桥式起重机的结构与分类 起重机是一种用于起吊和放下重物并使重物在短距离内水平移动的起重 设备。起重设备有多种形式，有桥式、塔式、门式、旋转式和缆索式等。桥 式起重机通常分为单主梁、双梁起重机两大类。 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。按吊具不同又可分为吊钩、抓斗、电磁、两用 （ 吊钩和

14、可换的抓斗 ） 桥式 起重机。此外还有防爆、绝缘、双小车、挂梁等桥式起重机。 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。不形式的起重机分别用在不同的场合。如车站货场使用的门式起重机； 建筑工地使用的塔式起重机；生产车间使用桥式起重机。桥式起重机一般通 称行车或天车。 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。图 2.1 桥式起重机示意图1- 驾驶室 2- 辅助滑线架 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- 端粱 8- 主滑线 9- 主粱桥式起重结构示意如图 2.1 所示，起重机可以在大车能够行走的整个车 间范围内进行起重运输。桥式起重机主要由大车和小车组成桥架机构，主钩 和副钩组成提升机构。大车的

15、轨道敷设在沿车间两侧的立柱上，大车可在轨 道上沿车间纵向移动；大车上 有小轨供小车横向移动；主钩 和副钩都装在小车上，主钩用 来提升重物，副钩除了可提升 轻物外，在它额定负载范围内 也可协同主钩轻转或翻倒工作 用。但不允许两钩同时提升两 个物件，两个吊钩再单独工作 时均只能起吊重量不超过额定 重量的重物，当两个吊钩同时 工作时，物件重量不允许超过 主钩的起重量。 濫驂膽閉驟羥闈詔寢 賻。大车运行机构有分别驱动和集中驱动两种，目前我国生产的桥式起重机 大都采用分别驱动方式。小车由起升机构和小车运行机构组成，小车运行机构采用集中驱动方式。 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。2.1.2 桥式起重机的供电特点起重

16、机的电源为 380V，由公共的交流电源供给 。由于起重机在工作时 是经常移动的，同时，大车与小车之间、大车与厂房之间都存在相对运动， 因此， 要采用可移动的电源设备供电。 一般采用软电缆供电。 软电缆可随大、 小车的移动而伸展和叠卷。另一种方法是采用滑触线和集电刷供电。三根交 流电源经由三根主滑触线与滑动的集电刷，引进起重机驾驶室内的保护控制 柜上再从保护控制柜引出两相电源至凸轮控制器， 另一相称为电源的公用相， 它直接从保护控制柜接到各电动机的定子接线端。 挤貼綬电麥结鈺贖哓类。滑触线通常采用角钢、圆钢或工字钢等钢性导体制成。2.1.3 桥式起重机的主要技术参数桥式起重机的主要技术参数有起重

17、量、跨度、起升高度、起升速度、运 行速度和工作级别等。1、起重量 系指被起升物的重量， 有额定起重量和最大起重量两个参数。 额定起重量是指起重机允许吊起的物品连同可分吊具重量的总和。最大起重 量是指在正常工作条件下允许吊起的最大额定起重量。起重机械最大起重量 在国家标准 GB783-87 中已有规定。 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。2、跨度 起重机主梁两端车轮中心线间的距离， 即大车轨道中心线间的 距离称作跨度。3、起升高度 吊具或抓取装置的上极限位置与下极限位置之间的距离， 称为起升高度。4、工作速度 桥式起重机的工作速度包括起升速度及大、 小车运行速度。 起升速度指吊物 （ 或其它取物装置 ） 在

18、稳定运动状态下，额定载荷时的垂直位 移速度。中、小起重量的起重机起升速度一般为 820m/min。小车运行速度 一般为 3050mmin。大车运行速度一般为 80120m/min。 塤礙籟馐决穩賽釙冊 庫。5、工作级别 起重机的工作级别是根据起重机利用等级和载荷状态划分 的，它反映了起重机的特性。按工作级别使用起重机，可安全又充分发挥起重机的功能。关于工作级别可参阅 GB3811-83 起重设计规范中的有关规定 裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。2.2 桥式起重机对电力拖动和电气控制的要求桥式起重机工作环境恶劣，粉尘大，温度高，空气潮湿，其工作性质为 重复短时工作制。因此，拖动电动机经常处于起动、制动、调

19、速、反转工作 状态；同时，负载很不规律，经常承受大的过载和机械冲击；另外，起重机 要求有一定的调速范围。 为此，专门设计制造了 YZR 系列起重及冶金用三相 感应电动机。为了更好地起重行业更新桥式起重机配套电机的需要，在 YZR 系列基础上运用计算机重新设计其电磁方案， 研究出了 YZR-Z 系列起重专用 电机。 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。2.2.1 起重用电动机的特点1)电动机按断续周期工作制设计制造，其代号为用负载持续率FC%表示。FC%负载持续时间周期时间100%S3。在断续工作状态下(2-1)一个周期通常是为 10min，标准的负载持续率有 15%、25%、40%、60% 等几种。2) 具

20、有较大的起动转矩和最大转矩，适应重载下的起动、制动和反转。3) 电动机转子制成细长形，转动惯量小，减小了起、制动时的能量损耗。4) 制成封闭型，具有较强的机械结构，有较大的气隙，以适应多尘土和较大机械冲击的工作环境；具有较高的耐热绝缘等级，允许温升较高。 绽萬璉 轆娛閬蛏鬮绾瀧。2.2.2 提升机构与移动机构对电力拖动自动控制的要求 为了提高起重机的生产率和生产安全，对起重机提升机构电力拖动自动 控制提出如下要求：1) 具有合适的升降速度， 空钩能快速升降， 轻载提升速度应大于额定负 载的提升速度。2) 具有一定的调速范围，普通起重机调速范围为 3:1 ，对要求较高的起重机，调速范围可达 （5

21、 10）:1 。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。3）适当的低速区， 提升重物开始或下降重物到预定位置附近， 都需要低 速。为此，在 30%额定速度内应分成几档，以便灵活操作。高速向低速过渡应 逐级减速，保持稳定运行。 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。4）提升的第一档为预备档，用以消除传动间隙，将钢丝张紧，避免过大 的机械冲击。 但预备级的起动转矩不能大， 一般限制在额定转矩的一半以下。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。5）负载放下时，依据负载大小，拖动电动机可以是电机状态、倒拉反接 制动状态与再生发电制动状态。6）为了安全，有机械抱闸的机械制动，以减轻机械抱闸的负担。不允许只有电气制动而无机械制动，不然发生电源事故停电时，在

22、无制动力矩作用图 2.2 提升物品时的正向电动状态下，重物将自由下落， 造成设备或人身 事故。 栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。大车运行机构与小车运行机构对 电力拖动自动控制的要求比较简单， 只 要有一定的调速范围，分几档进行控制 即可。为实现准确停车， 应采取制动停 车。 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。2.3 起重机电动机的工作状 态分析2.3.1 大车、小车行走机构电动机的 正、反向电动状态运行 峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。起重机大车和小车运行机构电动机的 负载转矩为运行传动机构和车轮滚动时的 摩擦阻力矩， 其值为一常数， 方向始终与运 动方向相反。因此，大车与小车来回移动时， 拖动电动机处于正向与反向电动状态运

23、行。 詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。2.3.2 提升重物时的正向电动工作TL 由重力转矩 TW及提升机构摩擦阻转矩 T 克服负载转矩 TL 时，重物将被提升；当 特性如图状态2.2 所示特性，此时电动机处提升物品时，电动机负载转矩 Tf 两部分组成，当电动机电磁转矩 二者相等时，重物以恒定速度提升。 于正向电动状态。 则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。2.3.3 当空钩或轻载下放时的反向 电动状态图 2.5 下放重载时的倒拉反接当空钩或轻载下放时， 由于负载重力 转矩小于提升机构摩擦阻转矩，此时依靠 重物自身重量不能下降。为此，电动机必 须向着重物下降方向产生电磁转矩，并与 重力转矩一起共同克服摩擦阻转矩，强使

24、空钩或轻载下放，这在起重机中常叫做强 迫下降。电动机工作在反转电动状态，如 图 2.3 所示。电动机运行在 - na 下，以 na 速度下放重物。 胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。2.3.4 在中载或重时的再生制动状 态9图 2.6 单相电动状态机械特性在中载或重载长距离下降重物时， 可将 提升电动机按反转相序接线，产生下降方向 的电磁转矩，此时电磁转矩 T 与重力转矩 TW 的方向一致，仍如图 2.3 所示，使电动机很 快加速并超过电动机的同步转速。此时，转 子绕组内感应电动势和电流均改变方向，产 生阻止重物下降的电磁转矩。当电磁转矩 负载转矩时，电动机以高于同步转速的速度 稳定运行，所以也可称为超同

25、步制动，如图 2.4 所示。 鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。2.3.5 下放重载时的倒拉反接制动状 态在下放重型载荷时，为获得低速下降，确保起重机工作安全平稳，常采 用倒拉反接制动。此时，电动机定子仍按正转提升相序接线，但在转子电路 中串接较大电阻，这时电动机起动转矩小于负载转矩 TL，因此电动机就被载 荷拖动，迫使电动机反转反转以后电动机的转差率增大，转子的电动势和电 流都加大，转矩也随之加大，直至 T=TL ，如图 2.5 所示。 稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。2.3.6 低速下放或中载时的单相制动状态单相制动状态是将电动机定子三相绕组中的任意两相并联后与第三相绕 组串联接在电源线电压上，使电动机构成单相

26、接电状态。这时，电动机定子 产生一个脉动磁场，将这个脉动磁场分解为两个转速相同、转向相反的旋转 磁场。这两个旋转磁场都要产生感应电流，产生转矩。所以，电动机的电磁 转矩将是这两个旋转磁场产生的转矩之和。图 2.6中曲线 1、2 分别为正向和 反向旋转磁场产生的机械特性，曲线 3 为合成机械特性。由曲线 3 可知，当 n=0 时，T=O，故此时电动机通电后不能起动旋转，但若在外力 陽簍埡鲑罷規呜旧岿 錟。作用下使电动机起动，可使电动机工作。如果 加大电动机转子外加电阻，使其正向与反向特 性变软，则合成特性为一条通过坐标原点在二、 四象限的直线， 如图 2.7 所示，此时电动机处于 制动状态。这时

27、，如果电动机在重力负载作用 下，电动机将处于第四象限的倒拉制动状态， 称为单相倒拉制动，适用于轻载低速下降。与 倒拉反接制动下放物件相比，不会出现轻载不 但不下降反而上升之弊端。但不适用于重载下 放，因此时将发生高速下降的飞车事故。 沩氣嘮戇 苌鑿鑿槠谔應2.4 起重机控制原理分析2.4.1 起重机的保护箱起重机电气控制一般具有下列保护与联锁环节：电动机过载保护；短路10 电流保护；失压保护；控制器的零位保护；行程限位保护；舱盖、栏杆安全 开关及紧急断电保护等。另外，起重机有关机构安装各类可靠灵敏的安全装 置，常用的有缓冲器、起升高度限位器、负荷限制器及超速开关等。 钡嵐縣緱虜 荣产涛團蔺。采

28、用凸轮控制器或凸轮、主令两种控制器操作的交流桥式起重机，广泛 使用保护箱。保护箱由刀开关、接触器、过电流继电器等组成，用于控制保 护起重机，实现电动机过流保护，以及失压、零位、限位等保护。起重机上 用的标准保护盘为 XQB1 系列。 懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。图 2.8为 XQB1-250-4F/口型保护箱的电气原理图。它用来保护 5 台绕线 转子感应电动机，大车为分别驱动。图中 Q 为三相刀开关， KM 为线路接触 器，KOC0 为总过电流继电器， KOC1KOC5 为各机构电动机过电流继电器， SA1、SA2、SA3、SA4 分别为小车、主钩、大车、副钩的零位保护触点， SQ1-SQ8 分别为

29、大车、小车和提升机构的限位开关， SQ11为紧急事故开关， SQ9、SQ10 为舱口门和桥架门安全开关， HL 为电源信号灯， AL 为电铃， XS1XS3 为 电源（36V、220V）插座，EL1EL4为照明灯。 謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。11图 2.8 XQB1-250-4F/ 口型保护箱的电气原理图2.4.2 起升机构控制原理分析（主钩和副钩） 呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。 桥式起重机的起升机构一般采用凸轮控制器或主令控制器操作，由于主 令控制器与磁力控制屏组成的控制电路较复杂，使用元件多，成本高，故一 般在以下情况下采用主令控制器控制： 莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。1）拖动电动机容量大，凸轮控制器容量

30、不够。2）操作频率高，每小时通断次数接近或超过 600 次。3）起重机工作繁重，操作频繁，要求减轻司机劳动强度，要求电气设备 具有较高寿命。4）起重机要求有较好的调速、点动等运行性能。本设计中， 20/5t 交流桥式起重机的起升机构主钩采用的是 POS1型主令 控制电路，如图 2.9 所示，它是由主令控制器发出动作指令，使磁力控制屏 中各相应接触器动作，来换接电路，控制起升机构电动机按与之相应的运行 状态来完成各种起重吊运工作。 麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。副钩也采用主令控制器来控制其原理与与主钩的控制原理大体相同，副 钩中没有点动操作，其制动采用电磁抱闸，如图 2.10 所示。 納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲

31、锬。 2.4.2.1 控制电路特点121）可逆不对称电路；2）主令控制器档数为 3-0-3，12 个回路；3）电动机转子串接电阻级数： 当被控制电动机功率为 100kW 及其以下时 为 4 级可短接电阻， 125kW 以上时为 5 级；其中第一、二级电阻系手动控制 切除，其余由时间继电器自动控制切除，其延时整定值为 0.6s、0.3s、0.15s； 風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。4）下降“ 1”档为倒拉反接制动档，可实现重型负载的低速下降。当主令 控制器手柄由：“0”扳到下降“ 1”档时，电路不动作，只有当控制器手柄由 下降“ 2”或下降“ 3”档返回下降“ 1”档时，电路才动作，以避免发生轻载 在该

32、档发生不但不下降反而上升的现象； 灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。5）下降“ 2”档为单相制动档，实现轻载时的低速下降；输入点数为56个，输出点数为 39 个；6）下降“ 3”档为再生制动档，可获得高于同步转速的高速下降。主令控 制器主要用于要求按一定顺序频繁操纵的控制线路中，如绕线电动机按顺序 切除转子附加电阻，也可实现与其它控制线路联锁、转换的目的。它的结构 与万能转换开关有些类似，也是通过手柄操作凸轮，使触点按规定的接通表 也是通过手柄操作凸轮，使触点按规定的接通表闭合或断开电路，但其触点 对数较多。 主令控制器的触点没有灭弧装置， 使触点分断能力只比按钮稍大。 在大型网络控制系统中也能充分发挥其

33、作用。设计中应用的 i/o 端子数分别 是：输入点数为 56个，输出点数为 39 个；铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。13L1 L2L3SQ2L1L2Q2FU上升1 2 3KHVKHVSQ1SA3SA4KM3SA7KT1MKM5SA9KM4SA10KT5R5R4R3KT2KM5R2KT3R1KT4KM2 KM3KT5KT5KM2T1KM2KOC1 KOC2KM8KM1 KM3KM7KM6KM4SA5SA8SA11KT1KM1KM8 KM1KM3KM1KM5KM6KM7KM4图 2.9 POS1 型主令控制电路原理图7）停车时，电路保证制动器驱动元件先于电动机 0.6s 停电，防止溜钩；8）采用时间继电器

34、 KT1 延迟电动机可逆运行转换时间，防止接触器 KM1-KM3 、KM3-KM2 可逆转换时可能造成的相间短路。 同时，由于 KT1 的短 暂延时，在控制器手柄由“ 0”扳到下降“ 3”位时，接触器 KM3 不动作； 攙 閿频嵘陣澇諗谴隴泸。9）重型载荷时，在某些场合需经常使用点动操作，为此可对控制器进行 在某些场合需经常使用点动操作重型载荷时， 在某些场合需经常使用点动操 作，为此可对控制器进行在某些场合需经常使用点动操作， 为此可对控制器 “0”-下降“2”-“0”的操作。为简化操作在某些场合需经常使用点动操 作，为此可对控制器，可在图 2.9中按加接 ab与 cd 环节，此时可操作脚踏

35、 开关 SF，使 SF常开触点闭合，然后扳动控制器手柄进行“ 0”- 下降“ 1”- “0”的操作，即可实现点动控制。 使 SF 常开触点闭合，然后扳动控制器手14柄进行“ 0”-下降“ 10”的操作，即可实现点动控制。 趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。2.4.2.2 电路工作情况分析合上电源开关 Q1、Q2，主令控制器 SA 置于“0”位，零电压继电器 KHV 1 通电吸合并自锁，直流电磁式时间继电器 KT3 、KT4、KT5 通电吸合，其常 闭断电延时闭合触点断开，为断电延时做准备。 夹覡闾辁駁档驀迁锬減。（1）提升重物的控制1）控制器手柄由“ 0”位扳至上升“ 1”位时，由于触点 KM1 断开，使

36、时 间继电器 KT3 断电释放，其触点 KT3（SA8 支路）经 0.6s 延时后闭合，使 KM4 通电吸合，短接一段转子电阻 R1，电动机运行在图 2.11“上 1”特性曲 线上。短接一段转子电阻 R1，电动机运行在图 2.11“上 1”特性曲线上。短15接一段转子电阻 R1，电动机运行在图 2.11“上 1”特性曲线上。短接一段转 子电阻 R1，电动机运行在图 2.11“上 1”特性曲线上。 视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。在 KM8 通电吸合后，经 KM8 、KM1 触点使 KT2 通电吸合，触点 KT2（ SA5 支路）、KT2（SA11 支路）瞬时闭合， 前者为 KM8 延时断电，制动器延时闭

37、 合准备，后者为 KM1 通电提供又一通 道。 偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。2）当控制器手柄由提升 “1”位扳到 提升“ 2”位时，接触器 KM5 通电吸合， 短接转子电阻 R2，电动机运行在图 2.11 的上 2 特性曲线上。同时，触点 KM5 （KT4 线圈支路）断开，使时间 继电器 KT4 断电释放，触点 KT4（ SA10 支路）经 0.3s延时后闭合，为进一步提 高转速做准备。 緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。3）控制器手柄由提升“ 2”位扳至提升“ 3”位时，接触器 KM6通电吸合， 再短接一段转子电阻 R3，进入图 2.11“上 3”特性上，但这并不是电动机 稳定运行状态。因为此时触点 KM6

38、（KT5 线圈支路）断开，使时间继电器 KT5 断电释放， 经 0.15s延时后又使接触器 KM7 通电吸合，再短接一段转子 电阻 R4，只剩一段常接电阻 R5，电动机稳定工作在图 2.10“上 3”特性曲 线上。 騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。当控制器手柄由提升“ 3”位依次扳回提升“ 2”位与提升“ 1”位时，电 动机相应工作在图 2.11“上 2、上 1”特性上。但当由提升“ 1”位扳回“ 0”位时，电路保证 KM8 先断电，经 KT2 延时触点断开才使 KM1 断电释放， 这 就使制动器先进行制动， 然后再切断电动机提升相序电源， 保证有效地制动。疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。（2）下降重物的控制1）

39、当控制器手柄由“ 0”位扳到下降“ 1”位时，接触器 KM1 、KM8 仍处 于断电释放状态。所以，电动机未接电源，制动器未打开，不致引起重载下16降，也不会引起轻载不但不下降反而上升的现象发生镞锊过润启婭澗骆讕瀘。但此时时间继电器 KT3、KT4 、KT5 通电吸合，为断电延时做准备。2）当控制器手柄由下降 “1”位扳至下降 “2”位时，将上升限位开关 SQ1 短接；时间继电器 KT1 通电吸合，经延时后使接触器 KM3 通电吸合，相继 使接触器、继电器 KM8 、KT2 通电吸合；接触器 KM4 通电吸合，使电动机 转子电阻 R1 短接。在串入较大转子电阻情况下，制动器松开，电动机定子 接

40、入单相交流电源，处于单相制动状态运转，可实现轻型载荷的低速下降。 电动机运行在图 2.11 单相制动特性曲线上，即“下 2”曲线上。 榿贰轲誊壟该槛鲻 垲赛。3）当控制器手柄由下降“ 2”位扳向下降“ 3”位时， KM3 、KT1 同时断 电释放，经 KT1（0.110.16s）的延时后，使 KM2 通电吸合， 以保证在 KM3 断电释放后， KM2 才通电吸合，避免发生三相短路。 并使 KT2 、KM4 、KM5 、 KM8 相继通电吸合。电动机定子按下降相序接线，转子短接电阻R1、R2 两段电阻，制动器松开，电动机运行在图 2.11“下 3”特性上。另外，触点 KM5 （KT4 线圈支路）

41、断开，使 KT4 断电释放，经 0.3s 延时使 KM6 通电吸合， 短接转子电阻 R3，电动机运行在图 2.10“下 3”特性上，而触点 KM6 （KT5 线圈支路）断开，又使 KT5 断电释放，经 0.15s 延时后，使 KM7 通电吸合， 又短接一段电阻 R4，电动机运行在图 2.11“下 3”特性上。该档可用于任何 负载的强力下降或再生制动下降。 邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。一般来说，对于重型载荷的短距离下降，可选择下降“ 1”档，以倒拉反 接制动下降为宜；对于轻型载荷的矩距离下降，可选择下降“ 2”档，以单相 制动下降；对于轻型和中型载荷的长距离下降，可选择下降“3”，以强力或再生制动下降

42、； 对于重型载荷的长距离下降， 可选将控制器手柄扳至下降 “3” 档作高速下降，当距离落放点较近时，再将手柄扳回下降“ 1”档，以低速来 完成余下行程的下放，这样既安全、平稳而又经济。 嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。4）当控制器手柄由下降“ 3”位扳到下降“ 2”位时，电动机处于单相制 动状态，获得低速下降。5）当控制器手柄由下降“ 2”位扳回到下降“ 1”位时，KM3 、KT1 、KM4 断电释放， KT2相继断电释放，但因触点 KT2（SA5支路）延时 0.6s才断开， 触点 KT1（SA4 支路）经 0.11-0.16s延时闭合，这就使 KM1 通电吸合，电动17机按提升相序接通电源，转子电阻全

43、部串入。同时，由于 KM8 相继通电吸 合，在 KM1 、 KM8 辅助触点作用下，使 KT2 恢复通电吸合，又保持 KM1 、 KM8 的通电吸合。此时，电动机工作在倒拉反接制动状态，实现重型载荷的 低速下降。 该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。6）当控制器手柄由提升或下降各档位扳回到 “ 0”位时，制动器制动， 但触点 KT2 （SA4 支路）需经 0.6s 延时才断开，在延时期间 KM1 仍保持通 电吸合，电动机仍产生提升的电磁转矩，在该转矩与制动器共同作用下防止 溜钩现象。 劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。7）换向时间继电器 KT1（ 动合延时 0.11-0.16s，开断延时 0.15-0.20s），以延

44、长可逆转换时间，防止接触器 KM1-KM3 、KM3-KM2 可逆转换时可能造成 的相间短路。同时，由于 KT1 的短暂延时，在主令控制器手柄快速由“ 0” 位扳到下降“ 3”位途径下降“ 2”位时， KM3 不动作，不会进行单相制动。 臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。8）点动操作控制在图 2.9电路中按图 2.12接入 ab与 cd环节。图中 ab与 cd环节中的 SF 为脚踏开关， KM 为接触器。点动时，踏下脚踏开关 SF，操纵主令控制器手 柄在“0-”下降“1-”“0间”方便地进行。 鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞。321下降SA0SA11SA4SA5上升d图 2.12 点动操作接线图当 SF 压下，控制

45、器手柄从“ 0”位扳到下降“ 1”位时，触电 SA5、SA11 闭合，KM 通电吸合， KM1 通电吸合， KM8 、KT2 相继通电吸合。电磁抱 闸松开，转子串入全部电阻，电动机运行在图 2.10中下 1 特性曲线上，对重18载进行倒拉反接制动下降。 当控制器手柄由下降 “1”位扳回“0”位时，KM9 、KM8 、KT2 断电释放，电磁抱闸进行制动， KM1 经KT2 延时 0.6s断开触点 断开后才断电释放，以防止溜钩。若重复上述操作，便可获得重载下的点动 下降重物的控制。 穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺。接入点动控制环节， 若要实现轻载下降重物的点动控制， 可操作主令控 制器手柄在“ 0”位- 下

46、降“ 2”位- “0”位间进行。这时电动机运行在单相 制动下降状态。 隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。2.4.3 运行机构控制原理 大车与小车运行机构在工作中要求有一定的调速范围，能获得几档运行 速度。它安有制动器与限位行程开关，设有能吸收车体运动动能的缓冲器， 其电气控制有凸轮控制型控制电路与 PQY 系列主令控制电路。 浹繢腻叢着駕骠構 砀湊。小车运行机构采用KT14-25J/1型凸轮控制器，其电气原理图如图2.12所示。图 2.12 凸轮控制器控制电路如图 2.12可知凸轮控制器左右各有 5个工作位置，共有 9对常开触点、 3 对常闭触点，采用对称接法。其中 4 对主触点接于电动机定子电路进行倒档

47、 控制，实现电动机正、反转；另 5 对主触点接于电动机转子电路，实现转子 电阻的接入和切除。另外，在凸轮控制器控制电路中，过流继电器 KOC 实 现过载与短路保护； 紧急开关 SEM 作事故情况下的紧急停电保护； 在起重机 端梁上栏杆门与司机室舱口门上装有安全开关 SQ3，防止人人在桥架上开车 以确保人身安全； 电磁抱闸 YB 实现电动机的机械制动。 紧急开关 SEM 作事19故情况下的紧急停电保护；在起重机端梁上栏杆门与司机室舱口门上装有安 全开关 SQ3，防止人人在桥架上开车以确保人身安全；故情况下的紧急停电 保护；在起重机端梁上栏杆门与司机室舱口门上装有安全开关SQ3，防止人人在桥架上开

48、车以确保人身安全；防止人人在桥架上开车以确保人身安全电 磁抱闸 YB 实现电动机的机械制动。 鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。大车运行机构采用 KT14-25J/2 型凸轮控制器，其控制箱有 PQY 系列主令控制器等，PQY 系列主令控制电路如图 2.13 所示惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵图 2.13 PQY 系列主令控制电路 下面以 PQY 系列主令控制电路为例进行分析。2.4.3.1 PQY 型主令控制电路分类PQY 系列运行机构控制电路按控制电动机台数和线路特征分为 4 种；PQY1 型：控制 1 台电动机；PQY2 型：控制 2 台电动机；POY3 型：控制 3 台电动机，允许 1 台电动机单独运转；P

49、OY4 型：控制 4 台电动机，分成两组，允许每组电动机单独运转。2.4.3.2 POY2 型主令控制电路分析PQY2 型主令控制电路是用来控制两台拖动电动机的运行机构，图 2.13 为 PQY2 型主令控制电路图，该电路特点是： 贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。201）可逆对称电路；2）主令控制器档数为 3-0-3，6 个回路；3）电动机转子串接起动与调速电阻级数 （不包括软化级 ）按电动机功率分 为两种： 100kW 及以下时为 4级；第一、二级由主令控制器手动控制，后两 级由继电器接触器控制自动切除，其延时继电器延时整定为3s、1.5s或 2s、1s。电动机功率为 125kW 及以上时为五级，第一

50、、二级系手动切除，其余各 级为自动切除，其延时整定值为 3s、1.5s、0.75s 或 2s、或 2s、1s、 0.5s。嚌 鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲。4）制动器驱动元件没有专门接触器控制，而是由电动机正、反转接触器 KM10 、KM11 主触点控制，它与电动机同时通电与断电。 薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。主令控制器反向第一档为反接制动停车。如要快速停车，可将手柄由正 转第一位推向反转第一位。这时，在转子回路中串入全部电阻，电流不会超 过容许值，当转速快接近零时，迅速将手柄扳回“ 0”位 齡践砚语蜗铸转絹攤濼。图中 SQ3、SQ4 为正反向限位开关。21第 3 章 起重机 PLC 控制系统的设计3.1 可

51、编程序控制器的功能和特点PLC 是电子技术、计算机技术与继电逻辑自动控制系统相结合的产物。 它不仅充分发挥了计算机的优点， 以满足各种工业生产过程自动控制的需要， 同时又照顾到一般电气操作人员的技术水平和习惯，采用梯形图或状态流程 图等编程方式，使 PLC的使用始终保持大众化的特点。 绅薮疮颧訝标販繯轅赛。PLC 的型号繁多，各种型号的 PLC 功能不尽相同，但目前的 PLC 一般 都具有下列功能：(1) 条件控制 PLC 具有逻辑运算功能，它能根据输入继电器触点的与 ( AND )、或( OR)等逻辑关系决定输出继电器的状态( ON或 OFF)，故它 可代替继电器进行开关控制。 饪箩狞屬诺釙

52、诬苧径凛。(2) 定时控制 为满足生产工艺对定时控制的要求， 一般 PLC 都为用户提 供足够的定时器如三菱 FX2 型 PLC 共有 256 个定时器。所有定时器的定 时值可由用户在编程时设定，即使在运行中定时值也可被读出或修改，使用 灵活，操作方便。 烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵。(3) 计数控制 为满足对计数控制的需要， PLC 向用户提供上百个功能较 强的计数器，如 FX2 型 PLC 可向用户提供 241 个计数器。其中 6 个高速计 数器，121个电池后备计数器。所有计数器的设定值可由用户在编程时设定， 且随时可以修改。 鋝岂涛軌跃轮莳講嫗键。(4) 步进控制 步进顺序控制是 PLC 的最

53、基本的控制方式， 但是许多 PLC 为方便用户编制较复杂的步进控制程序， 设置了专门的步进控制指令。 如 FX2 型 PLC 中拥有上千个状态元件， 为用户编写较复杂的步进顺控程序提供了极 大的方便。 撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞。22(5) 数据处理 PLC 具有较强的数据处理能力， 除能进行加减乘除运算甚 至开方运算外，还能进行字操作、移位操作、数制转换、译码等数据处理。 踪飯梦掺钓貞绫賁发蘄。(6) 通信和联网由于 PLC 采用了通信技术，可进行远程的 IO 控制。多 台 PLC 之间可进行同位链接 (PLC Link) ，还可用计算机进行上位链接 (Host Link) ，接受计算机的命令，

54、并将执行结果告诉计算机。 一台计算机与多台 PLC 可构成集中管理、 分散控制的分布式控制网络， 以完成较大规模的复杂控制。 婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞。(7) 对控制系统的监控 PLC 具有较强的监控功能， 它能记忆某些异常情况 或在发生异常情况时自动终止运行。操作人员通过监控命令，可以监视系统 的运行状态，可以改变设定值等，片便了程序的调试。 譽諶掺铒锭试监鄺儕泻。可编程序控制器被认为是真正的工业控制计算机，在工业自动控制系统 中占有极其重要的地位，其主要特点有：1. 编程方法简单易学 梯形图是使用最多的 PLC的编程语言， 其电路符号 和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学

55、易懂，熟 悉继电器电路图的电气技术人员只需花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并 用来编制用户程序。 俦聹执償閏号燴鈿膽賾。2. 可靠性高，抗干扰能力强 传统的继电器控制系统中使用大量的中间继 电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。 PLC 用软件代替中 间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可 以减少到继电器控制系统的十分之一甚至百分之一，因为触点不良造成的故 障大为减少。 缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜。3. 系统设计、安装、调试工作量少 PLC 的梯形图程序可以用顺序控制设 计法莱设计。这种编程方法很有规律，容易掌握。对复杂的控制系统，如果 掌握了正确的设计方法。

56、设计梯形图的时间比设计继电器系统电路图的时间 要少的多。 骥擯帜褸饜兗椏長绛粤。可以在实验室模拟调试 PLC的用户程序， 输入信号用小开关来模拟， 通 过 PLC 上的发光二极管观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后， 在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可解决，系统的调试时 间比继电器系统少得多。或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根23 据 PLC 上的发光二极管或编程设备提供的信息方便地查明故障的原因， 用更 换模块的方法可以迅速地排除故障。 癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵。3.2 PLC 控制系统的设计基本原则与主要内容3.2.1 设计的基本原则任何一种电气控制系统都是为了

57、实现被控对象（生产设备或生产过程） 的工艺要求，以提高生产效率、产品质量和控制精度。因此，在设计 PLC 控 制系统时，应遵循以下基本原则： 鑣鸽夺圆鯢齙慫餞離龐。1）最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥 PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求， 是设计 PLC 控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员 在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进 的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现 场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问 题。 榄阈团皱鹏緦寿驏頦蕴。2）保证 PLC控制系统安全可靠保证 PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的 重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考 虑，以确保控制系统安全可