博學(xué)多能厚德篤行項(xiàng)目八橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路應(yīng)知點(diǎn)：1、20/5t橋式起重機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式及主要技術(shù)參數(shù)。2、20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的特點(diǎn)及控制要求。3、主令控制器控制的線路的基本工作原理及聯(lián)鎖和保護(hù)。4、凸輪控制器控制的線路的組成、工作原理及保護(hù)環(huán)節(jié)。5、20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的工作原理。應(yīng)會(huì)點(diǎn)：1、20/5t橋式起重機(jī)線路工作原理、故障的分析方法及故障的檢測流程。2、20/5t橋式起重機(jī)的電氣控制線路進(jìn)行安裝、調(diào)試與檢修。

任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

一、任務(wù)簡述

起重機(jī)是一種用來起重與空中搬運(yùn)重物的機(jī)械設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、車站、港口、倉庫、建筑工地等部門。它對減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、促進(jìn)生產(chǎn)過程機(jī)械化起著重要作用，是現(xiàn)代化生產(chǎn)中不可缺少的裝備。起重機(jī)按結(jié)構(gòu)分有橋式、塔式、門式、旋轉(zhuǎn)式和纜索式等，其中以橋式起重機(jī)的應(yīng)用最廣。橋式類起重機(jī)又分為通用橋式起重機(jī)、冶金專用起重機(jī)、龍門起重機(jī)與纜索起重機(jī)等。通用的橋式起重機(jī)是機(jī)械制造工業(yè)中最廣泛使用的起重機(jī)械，又稱“天車”或“行車”，它是一種橫架在固定跨間上空用來吊運(yùn)各種物件的設(shè)備。橋式起重機(jī)按起吊裝置不同，可分為吊鉤橋式起重機(jī)、電磁盤橋式起重機(jī)和抓斗橋式起重機(jī)。其中尤以吊鉤橋式起重機(jī)應(yīng)用最廣。常見的吊鉤橋式起重機(jī)有5噸、10噸單鉤及15/3噸、20/5噸雙鉤等。20/5t橋式起重機(jī)是一種電動(dòng)雙梁式吊車，廣泛用于車間內(nèi)重物的起吊搬運(yùn)。

二、相關(guān)知識(shí)

（一）橋式起重機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式和主要技術(shù)參數(shù)1、主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式起重機(jī)雖然種類很多，但在結(jié)構(gòu)上看，都有提升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)。以橋式起重機(jī)為例，主要由橋架（大車）、小車及提升機(jī)構(gòu)三部分組成。大車的軌道敷設(shè)在沿車間兩側(cè)的立柱上，大車可以在軌道上沿車間縱向移動(dòng)；大車上有小車軌道供小車橫向移動(dòng)，提升機(jī)構(gòu)安裝在小車上上下運(yùn)動(dòng)。根據(jù)工作需要，可安裝不同的取物裝置，例如吊鉤、夾鉗、抓斗起重電磁鐵等。有的起重機(jī)根據(jù)需要，可以安裝兩個(gè)提升機(jī)構(gòu)，分為主鉤和副鉤，主鉤用來提升重物，副鉤除可提升輕物外，可用來協(xié)同主鉤傾轉(zhuǎn)和翻倒工件用。但不允許兩鉤同時(shí)提升兩個(gè)物件，每個(gè)吊鉤在單獨(dú)工作時(shí)均只能起吊重量不超過額定重量的重物，當(dāng)兩個(gè)吊鉤同時(shí)工作時(shí)，物件重量不允許超過主鉤起重量。

任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

這樣，起重機(jī)就可以在大車能夠行走的整個(gè)車間范圍內(nèi)進(jìn)行起重運(yùn)輸了。20／5t橋式起重機(jī)外形結(jié)構(gòu)實(shí)物圖如圖8-1所示。根據(jù)起重機(jī)的功能可知，橋式起重機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)有：①起重機(jī)由大車電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)沿車間兩邊的軌道作縱向的前后運(yùn)動(dòng)；②小車及提升機(jī)構(gòu)由小車電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)沿橋架上的軌道作橫向的左右運(yùn)動(dòng)；③在升降重物時(shí)由起重電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作垂直的上下運(yùn)動(dòng)。這樣就可實(shí)現(xiàn)重物在垂直、橫向、縱向三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。橋式起重機(jī)上各部件分布如圖8-2所示。

20／5t橋式起重機(jī)的型號含義為：20—主鉤載重量；5—副鉤載重量；t—載重量的單位為噸。任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

圖8-120/5t橋式起重機(jī)外形結(jié)構(gòu)實(shí)物圖

圖8-220/5t橋式起重機(jī)各部件分布圖任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

2、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、提升高度、移行速度和工作類型。（1）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，以噸為單位。我國生產(chǎn)的橋式起重機(jī)起重量有5t，10t，15/3t，20/5t，30/5t，50/10t，75/20t，150/30t，250/30t等。其中，分子為主鉤起重量，分母為副鉤起重量。（2）跨度

起重機(jī)主梁兩端車輪中心線間的距離，即大車軌道中心線間的距離。（3）提升高度

吊具的上極限位置與下極限位置之間的距離，以米為單位。（4）工作速度

包括起升速度和及大、小車運(yùn)行速度。起升速度是指吊物或取物裝置在穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，額定載荷時(shí)的垂直位移速度。中小型起重機(jī)的起升速度一般為8～20m/min。大、小車的運(yùn)行速度為拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

下運(yùn)行的速度。小車運(yùn)行速度一般為40～60m/min，大車運(yùn)行速度一般為100～135m/min。（5）工作類型

起重機(jī)按其載重量可分為三級：小型為2～10t，中型為10～50t，重型為50t以上。按其負(fù)載率和繁忙程度可分為：①輕級。工作速度較低，使用次數(shù)也不多，滿載機(jī)會(huì)比較少，負(fù)載持續(xù)率約為15%。如配電室，維修車間用的起重機(jī)。②中級。經(jīng)常在不同負(fù)載條件下，以中等速度工作，使用不太頻繁，負(fù)載持續(xù)率約為25%。如一般機(jī)械加工和裝配車間用起重機(jī)。③重級。經(jīng)常處于額定負(fù)載下工作，使用頻繁，負(fù)載持續(xù)率為40%以上。如冶金企業(yè)鑄造車間用的起重機(jī)。④特重級。基本上處于額定負(fù)載下工作，使用更為頻繁，環(huán)境溫度高，如冶金車間工藝車間選用的起重機(jī)，屬于特重級。（二）橋式起重機(jī)的電氣控制的特點(diǎn)和要求1、起重機(jī)的特點(diǎn)

橋式起重機(jī)工作環(huán)境惡劣，工作性質(zhì)為短時(shí)重復(fù)工作制，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速和反轉(zhuǎn)狀態(tài)；負(fù)載很不規(guī)律，經(jīng)常承受大

任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

的過載和機(jī)械沖擊；要求有一定的調(diào)速范圍；為此，專門設(shè)計(jì)制造了YZR系列起重及冶金用的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。（1）電動(dòng)機(jī)按斷續(xù)工作設(shè)計(jì)制造，其代號為S3。在斷續(xù)工作狀態(tài)下，用負(fù)載持續(xù)率FC%來表示。FC%=負(fù)載持續(xù)時(shí)間/周期時(shí)間×100%一個(gè)周期通常為10，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)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。（3）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子制成細(xì)長型，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，減小起、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)較多的灰塵和較大機(jī)械沖擊的工作環(huán)境；具有較高的耐熱絕緣等級，允許溫升較高。任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

2、提升機(jī)構(gòu)與移動(dòng)機(jī)構(gòu)對電力拖動(dòng)自動(dòng)控制的要求為提高起重機(jī)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全，對起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制提出如下要求：（1）具有合理的升降速度。空載最快，輕載稍慢，額定負(fù)載時(shí)最慢。（2）具有一定的調(diào)速范圍，普通起重機(jī)的調(diào)速范圍一般為3:1,要求較高時(shí)為（5～10）：1。（3）提升第一檔作為預(yù)備級，以消除傳動(dòng)間隙，拉緊鋼絲繩，避免過大的機(jī)械沖擊。該級起動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般限制在額定轉(zhuǎn)矩的一半以下。（4）下放重物時(shí)，依據(jù)負(fù)載的大小，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)可運(yùn)行在下放電動(dòng)狀態(tài)（輕載下放）、倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)（重載下放）和再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，以滿足對不同負(fù)載不同下降速度的要求。（5）為保證安全可靠地工作，必須使用機(jī)械抱閘制動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械制動(dòng)，或同時(shí)使用電氣制動(dòng)，以減少抱閘磨損。大車和小車的運(yùn)行機(jī)構(gòu)對電力拖動(dòng)自動(dòng)控制的要求比較簡單，要求有一定的調(diào)速范圍，分幾檔進(jìn)行控制；為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車，采用機(jī)械制動(dòng)。任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

（三）主令控制器主令控制器常用來控制頻繁操作的多回路控制電路。如起重機(jī)械升降控制電路。主令控制器的原理結(jié)構(gòu)如圖8-3所示。1、7-凸輪塊2-接線柱3-靜觸點(diǎn)4-動(dòng)觸點(diǎn)5-支桿6-轉(zhuǎn)動(dòng)軸8-小輪圖8-3

主令控制器的原理結(jié)構(gòu)圖任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，中間的方軸帶動(dòng)凸輪塊1、7轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在支桿5上的動(dòng)觸點(diǎn)4隨著支桿5繞軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪的凸起部分推壓小輪8時(shí)帶動(dòng)支桿5和動(dòng)觸點(diǎn)4張開，將電路斷開。由于凸輪塊具有不同形狀，所以轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)觸點(diǎn)按一定順序接通或斷開。1、主令控制器的類型主令控制器根據(jù)凸輪片的位置是否能調(diào)整分為兩種類型。調(diào)整型主令控制器，凸輪片的位置可以根據(jù)觸點(diǎn)分合表進(jìn)行調(diào)整；非調(diào)整型主令控制器凸輪片只有一個(gè)位置不能調(diào)整，手柄轉(zhuǎn)換時(shí)只能按照觸點(diǎn)分合表斷開或接通電路。主令控制器的型號和意義：主令控制器在電路中的圖形符號和文字符號如圖8-4所示。圖中橫線表示控制回路的觸點(diǎn)，豎虛線表示指令控制器手柄位置。手柄位置上的小黑點(diǎn)，表示在該位置時(shí)能接通的觸點(diǎn)，如手柄在Ⅰ的位置時(shí)，1號和3號觸點(diǎn)接通，其余斷開。觸點(diǎn)的通斷也可以用通斷表來表示，表中“x”表示任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

觸點(diǎn)閉合，空白表示分?jǐn)?。主令控制器的通斷表如圖8-5所示。圖8-4

主令控制器的圖形符號

圖8-5

主令控制器的通斷表2、主令控制器的主要參數(shù)（1）額定電壓和電流。指主令控制器觸點(diǎn)分?jǐn)嗷蚪油顟B(tài)下的電壓和電流值。（2）約定發(fā)熱電流。主令控制器在約定使用條件下達(dá)到允許的溫升時(shí)任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

的電流值。（3）觸點(diǎn)的機(jī)械壽命。觸點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械故障所允許的通斷次數(shù)，如300百萬次。（4）操作頻率。每小時(shí)觸點(diǎn)允許的通斷次數(shù)。（5）控制的電路數(shù)。指主令控制器觸點(diǎn)控制的回路總數(shù)。（6）通斷能力。指一定條件下主令控制器觸點(diǎn)能夠接通或斷開的最大電流。3、主令控制器的選擇（1）根據(jù)被控制電路的電壓和電流選擇主令控制器的額定電壓和電流及通斷能力。主令控制器工作時(shí)的電流不能超過約定發(fā)熱電流，否則會(huì)過熱燒毀。（2）根據(jù)控制電路的回路數(shù)和操作要求選擇控制回路數(shù)、操作頻率、觸點(diǎn)壽命等。

任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

（四）凸輪控制器凸輪控制器靠凸輪運(yùn)動(dòng)來使觸頭動(dòng)作，主要用于控制繞線電機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速，它是起重機(jī)上重要的電氣操作設(shè)備之一，用以直接操作與控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速、起動(dòng)與停止。凸輪控制器主要由手輪、觸頭系統(tǒng)、凸輪、轉(zhuǎn)軸等組成，KTJ1系列凸輪控制器結(jié)構(gòu)圖如圖8-6所示，共有12對觸頭，其中9對常開，3對常閉。AC1～AC4的4對常開接于主電路，帶滅弧罩；AC5～AC9接轉(zhuǎn)子電阻R，用于起動(dòng)或調(diào)速；AC10～AC12接于電動(dòng)機(jī)控制電路起零位保護(hù)作用。凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)凹凸部分，推動(dòng)滾子使動(dòng)觸頭動(dòng)作，觸點(diǎn)閉合或分?jǐn)唷D8-7是KTJ1-50/1型凸輪控制器的觸頭分合表，左側(cè)是凸輪控制器的12對觸頭。上面一行阿拉伯?dāng)?shù)字表示手輪的11個(gè)位置。手輪所在位置可接通的觸點(diǎn)打有“X”，不接通的空白。

任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

圖8-6KTJ1型凸輪控制器的結(jié)構(gòu)圖圖8-7KTJ1型凸輪控制器的觸頭分合表凸輪控制器的型號表示和意義：任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

1、凸輪控制器的主要參數(shù)（1）手柄位置數(shù)。手柄位置不同，接通或斷開的觸點(diǎn)不同。（2）額定電流。凸輪控制器在不同的工作制中允許的工作電流。（3）額定控制功率。在不同的電壓下凸輪控制器的控制功率。（4）操作次數(shù)。每小時(shí)允許的操作次數(shù)。2、凸輪控制器的選擇（1）根據(jù)被控制電路的額定電壓、電流，設(shè)備容量、工作制選擇凸輪控制器的額定電壓電流和額定控制功率。（2）根據(jù)要控制的電路觸點(diǎn)數(shù)和位置數(shù)選擇凸輪控制器的位置數(shù)。3、常用凸輪控制器常用凸輪控制器有KTJ1、KTJ10、KTJ14、KTJ15等系列。4、凸輪控制器控制的繞線電動(dòng)機(jī)動(dòng)作原理

任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

凸輪控制器控制的繞線電動(dòng)機(jī)電路原理如圖8-8所示。凸輪控制器手輪置零位后，合上斷路器QF，按下啟動(dòng)按鈕SB1，KM線圈通電并自鎖，作好電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前的準(zhǔn)備。正向起動(dòng)時(shí)，扳動(dòng)AC手輪到正向“1”位置，此時(shí)AC1、AC3和AC10閉和電動(dòng)機(jī)接通電源正向起動(dòng)，由于AC5～AC9全部斷開，使電機(jī)串入全部起動(dòng)電阻起動(dòng)，這時(shí)具有較小的起動(dòng)電流和較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。AC手輪由正向“1”位置轉(zhuǎn)向“2”時(shí)，AC1、AC3、AC5和AC10閉合，轉(zhuǎn)子電阻R中第一級被切除電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩加大轉(zhuǎn)速提升；AC手輪由正向“2”位置轉(zhuǎn)向“3”時(shí)，AC1、AC3、AC5、AC6和AC10閉合，轉(zhuǎn)子電阻R中第一級和第二級被切除電動(dòng)機(jī)在大轉(zhuǎn)矩下正向轉(zhuǎn)動(dòng)；手柄繼續(xù)由“3”到“4”到“5”時(shí)，依次切除起動(dòng)電阻，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完畢進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。停車時(shí)，手輪回到“0”位，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。反向起動(dòng)時(shí)，扳動(dòng)AC手輪到反向“1”位置，此時(shí)AC2、AC4和AC11閉合電動(dòng)機(jī)接通源時(shí)交換兩相形成反向起動(dòng)，由于AC5～AC9全部斷開，使電機(jī)串入全部起動(dòng)電阻起動(dòng)，具有小的起動(dòng)電流和較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

AC手輪由反向“1”位置轉(zhuǎn)向“2”時(shí)，AC2、AC4、AC5和AC11閉合，轉(zhuǎn)子電阻R中第一級被切除電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩加大轉(zhuǎn)速提升；AC手輪由反向“2”位置轉(zhuǎn)向“3”到“4”到“5”時(shí)，依次切除起動(dòng)電阻，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完畢進(jìn)入反向正常運(yùn)行狀態(tài)。AC10～AC12的零位保護(hù)作用是：只有手柄在“0”位時(shí)，AC10～AC12全部閉合，按SB1時(shí)KM通電。手柄在其余位置時(shí)只有AC10或AC11中的一對觸點(diǎn)接通，此時(shí)按SB1起動(dòng)按鈕KM不能通電。這就保證了電動(dòng)機(jī)只能由凸輪控制器在“0”位時(shí)，串入全部起動(dòng)電阻開始起動(dòng)，然后通過手柄控制逐級切除起動(dòng)電阻，進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。零位保護(hù)就是必須回到零位串入全部起動(dòng)電阻開始才能起動(dòng)，不能在無起動(dòng)電阻或串入部分起動(dòng)電阻情況下起動(dòng)。

任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

（a）電氣原理圖（b）凸輪控制器觸頭分合表圖8-8

凸輪控制器控制的繞線電動(dòng)機(jī)動(dòng)作電氣原理圖任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

三、應(yīng)用實(shí)施（一）20／5t橋式起重機(jī)電氣工作原理分析20／5t橋式起重機(jī)電氣原理圖如圖8-9所示。1、20／5t橋式起重機(jī)電氣設(shè)備及保護(hù)裝置橋式起重機(jī)的大車橋架跨度較大，兩側(cè)裝置兩個(gè)主動(dòng)輪，分別由兩臺(tái)同型號、同規(guī)格的電動(dòng)機(jī)M3和M4驅(qū)動(dòng)，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的定子并聯(lián)在同一電源上，由凸輪控制器AC3控制，沿大車軌道縱向兩個(gè)方向同速運(yùn)動(dòng)。限位開關(guān)SQ3和SQ4作為大車前后兩個(gè)方向的終端限位保護(hù)，安裝在大車端梁的兩側(cè)。YB3和YB4分別為大車兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電磁抱閘制動(dòng)器，當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電時(shí)，電磁抱閘制動(dòng)器的線圈獲電，使閘瓦與閘輪分開，電動(dòng)機(jī)可以自由旋轉(zhuǎn)；當(dāng)電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)，電磁抱閘制動(dòng)器失電，閘瓦抱住閘輪使電動(dòng)機(jī)被制動(dòng)停轉(zhuǎn)。小車移動(dòng)機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)M2驅(qū)動(dòng)，由凸輪控制器AC2控制，沿固定在大車橋架上的小車軌道橫向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。YB2為小車電磁抱閘制動(dòng)器，限位開關(guān)SQ1、SQ2為小車終端限位提供保護(hù)，安裝在小車軌道的兩端。任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

副鉤升降由電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng)，由凸輪控制器AC1控制。YB1為副鉤電磁抱閘制動(dòng)器，位置開關(guān)SQ6為副鉤提供上升限位保護(hù)。主鉤升降由電動(dòng)機(jī)M5驅(qū)動(dòng)，主令控制器AC4配合交流電磁控制柜（PQR）完成對主鉤電動(dòng)機(jī)M5的控制。YB5、YB6為主鉤三相電磁抱閘制動(dòng)器，限位開關(guān)SQ5為主鉤上升限位保護(hù)。起重機(jī)的保護(hù)環(huán)節(jié)由交流保護(hù)控制柜（GQR）和交流電磁控制柜（PQR）來實(shí)現(xiàn)，各控制電路用熔斷器FU1、FU2作為短路保護(hù)?？傠娫醇案髋_(tái)電動(dòng)機(jī)分別采用過電流繼電器KA0、KA1、KA2、KA3、KA4、KA5實(shí)現(xiàn)過載和過流保護(hù)，過電流繼電器的整定值一般整定在被保護(hù)的電動(dòng)機(jī)額定電流的2.25～2.5倍?？傠娏鬟^載保護(hù)的過電流繼電器KA0串接在公用線的W12相中，它的線圈將流過所有電動(dòng)機(jī)定子電流的和，它的整定值一般整定為全部電動(dòng)機(jī)額定電流總和的1.5倍。任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

圖8-9

20／5t橋式起重機(jī)電氣原理圖任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

為了保障維修人員的安全，在駕駛室艙門蓋上裝有安全開關(guān)SQ7；在橫梁兩側(cè)欄桿門上分別裝有安全開關(guān)SQ8、SQ9；為了在發(fā)生緊急情況時(shí)操作人員能立即切斷電源，防止事故擴(kuò)大，在保護(hù)控制柜上裝有一只單刀單擲的緊急開關(guān)QS4。上述各開關(guān)在電路中均使用常開觸頭，與副鉤、小車、大車的過電流繼電器及總過流繼電器的常閉觸頭相串聯(lián)，這樣，當(dāng)駕駛室艙門或橫梁欄桿門開啟時(shí)，主接觸器KM線圈不能獲電運(yùn)行，或在運(yùn)行中也會(huì)斷電釋放，使起重機(jī)的全部電動(dòng)機(jī)都不能啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，保證了人身安全。電源總開關(guān)QS1、熔斷器FU1與FU2、主接觸器KM、緊急開關(guān)QS4以及過電流繼電器KA0～KA5都安裝在保護(hù)控制柜中。保護(hù)控制柜、凸輪控制器及主令控制器均安裝在駕駛室內(nèi)，以便于司機(jī)操作。交流電磁控制柜、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串聯(lián)的電阻箱安裝在大車橋架上。起重機(jī)的接地保護(hù)接于大車軌道上。任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

2、主接觸器KM的控制在啟動(dòng)接觸器KM之前，應(yīng)將副鉤、小車、大車凸輪控制器的手柄置于“O”位，零位聯(lián)鎖觸頭AC1-7、AC2-7、AC3-7（9區(qū)）處于閉合狀態(tài)；關(guān)好橫梁欄桿門（SQ8、SQ9閉合）及駕駛艙門蓋（SQ7閉合），合上緊急開關(guān)QS4。在各過電流繼電器沒有保護(hù)動(dòng)作（KA0～KA4常閉觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)）的情況下，按下啟動(dòng)按鈕SB，接觸器KM線圈得電，主觸點(diǎn)閉合（2區(qū)），兩對常開輔助觸點(diǎn)（7區(qū)、9區(qū)）閉合自鎖。KM線圈得電路徑如下：任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

KM線圈閉合自鎖路徑如下：KM吸合，將兩相電源（U12、V12）引入各凸輪控制器，另一相電源經(jīng)總過電流繼電器KA0后（W13）直接引入各電動(dòng)機(jī)定子接線端。此時(shí)由于各凸輪控制器手柄均在零位，電動(dòng)機(jī)不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。3、副鉤控制電路副鉤凸輪控制器AC1共有11個(gè)位置，中間位置是零位，左、右兩邊各有5個(gè)位置，用來控制電動(dòng)機(jī)M1在不同轉(zhuǎn)速下的正、反轉(zhuǎn)，即用來控制副鉤的升、降。AC1共用了12對觸頭，其中4對常開主觸頭控制M1定子繞組任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

的電源，并換接電源相序以實(shí)現(xiàn)M1的正反轉(zhuǎn)；5對常開輔助觸頭控制M1轉(zhuǎn)子電阻1R的切換；三對常閉輔助觸頭作為聯(lián)鎖觸頭，其中AC1-5和AC1-6為M1正反轉(zhuǎn)聯(lián)鎖觸頭，AC1-7為零位聯(lián)鎖觸頭。（1）副鉤上升控制在主接觸器KM線圈獲電吸合的情況下，轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪控制器AC1的手輪至向上“1”檔，AC1的主觸頭V13-1W和U13-1U閉合，觸頭AC1-5閉合AC1-6和AC1-7斷開，電動(dòng)機(jī)M1接通三相電源正轉(zhuǎn)，同時(shí)電磁抱閘制動(dòng)器線圈YB1獲電，閘瓦與閘輪分開，M1轉(zhuǎn)子回路中串接的全部外接電阻器1R啟動(dòng)，M1以最低轉(zhuǎn)速、較大的啟動(dòng)力矩帶動(dòng)副鉤上升。轉(zhuǎn)動(dòng)AC1手輪，依次到向上的“2”～“5”檔位時(shí)，AC1的5對常開輔助觸頭（2區(qū)）依次閉合，短接電阻1R5～1R1，電動(dòng)機(jī)M1的提升轉(zhuǎn)速逐漸升高，直到預(yù)定轉(zhuǎn)速。由于AC1撥置向上檔位，AC1-6觸頭斷開，KM線圈自鎖回路電源通路只能通過串入副鉤上升限位開關(guān)SQ6（8區(qū)）支路，副鉤任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

上升到調(diào)整的限位位置時(shí)SQ6被擋鐵分?jǐn)?，KM線圈失電，切斷M1電源；同時(shí)YB1失電，電磁抱閘制動(dòng)器在反作用彈簧的作用下對電動(dòng)機(jī)M1進(jìn)行制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)終端限位保護(hù)。（2）副鉤下降控制凸輪控制器AC1的手輪轉(zhuǎn)至向下檔位時(shí)，觸頭V13-1U和U13-1W閉合，改變接入電動(dòng)機(jī)M1的電源的相序，M1反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)副鉤下降。依次轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，AC1的5對常開輔助觸頭（2區(qū)）依次閉合，短接電阻lR5～1R1，電動(dòng)機(jī)M1的下降轉(zhuǎn)速逐漸升高，直到預(yù)定轉(zhuǎn)速。將手輪依次回?fù)軙r(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入的電阻增加，轉(zhuǎn)速逐漸下降。將手輪轉(zhuǎn)至“0”位時(shí)，AC1的主觸頭切斷電動(dòng)機(jī)M1電源，同時(shí)電磁抱閘制動(dòng)器YB1也斷電，M1被迅速制動(dòng)停轉(zhuǎn)。注意，終端限位位置應(yīng)手動(dòng)調(diào)整、試驗(yàn)，避免發(fā)生頂撞事故。4、小車控制電路小車的控制與副鉤的控制相似，轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪控制器AC2手輪，可控制小車任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

在小車軌道上左右運(yùn)行。需要注意的是，小車的左右兩端裝有終端限位保護(hù)，限位位置、方向應(yīng)手動(dòng)調(diào)整和檢驗(yàn)，確保正確可靠；小車軌道較短，應(yīng)控制小車速度，尤其是在吊鉤處于下放位置或吊有重物狀態(tài)下，以防纜繩摔動(dòng)發(fā)生危險(xiǎn)。5、大車控制電路大車的控制與副鉤和小車的控制相似。由于大車由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此，采用同時(shí)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的凸輪控制器AC3，它比小車凸輪控制器多五對觸頭，以供短接第二臺(tái)大車電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子外接電阻。大車兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的定子繞組是并聯(lián)的，用AC3的四副觸頭進(jìn)行控制。SQ4、SQ3分別是大車的前限位和后限位開關(guān)。另外需要注意，兩臺(tái)大車電磁抱閘制動(dòng)器的抱閘力度應(yīng)調(diào)成一致，短接的電阻保持一致，確保兩臺(tái)大車運(yùn)行速度、運(yùn)行方向一致；大修、更換電動(dòng)機(jī)或凸輪控制器時(shí)應(yīng)先調(diào)試好兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，再將電動(dòng)機(jī)與離合器相連，避免產(chǎn)生相反的扭力矩而發(fā)生危險(xiǎn)。任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

6、主鉤控制電路主鉤電動(dòng)機(jī)是橋式起重機(jī)容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，一般采用主令控制器配合電磁控制柜進(jìn)行控制，即用主令控制器控制接觸器，再由接觸器控制電動(dòng)機(jī)。主令控制器類似凸輪控制器，不過它的觸頭小，操作較靈活，可操作頻率高。為提高主鉤電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，在切除轉(zhuǎn)子外接電阻時(shí)，采取三相平衡切除，使三相轉(zhuǎn)子電流平衡。（1）主鉤啟動(dòng)準(zhǔn)備合上電源開關(guān)QS1（1區(qū)）、QS2（12區(qū)）、QS3（16區(qū)），接通主電路和控制電路電源，將主令控制器AC4手柄置于零位，觸頭S1（18區(qū)）處于閉合狀態(tài)，電壓繼電器KV線圈（18區(qū)）得電吸合，其常開觸頭（19區(qū)）閉合自鎖，為主鉤電動(dòng)機(jī)M5啟動(dòng)控制做好準(zhǔn)備。當(dāng)需要重新起動(dòng)時(shí)，主令控制器AC4手柄必須撥回到零位，其他任何位置均不能起動(dòng)，這就實(shí)現(xiàn)了零位保護(hù)作用。因此，KV的作用就是為電路提供失壓與欠壓保護(hù)以及主令控制器的零位保護(hù)。任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

（2）主鉤上升控制主鉤上升與副鉤凸輪控制器的上升動(dòng)作基本相似，但它是由主令控制器AC4通過接觸器控制的?？刂屏鞒倘缦拢喝魧C4手柄逐級扳向“2”“3”“4”“5”“6”檔，主令控制器的常開觸頭S8、S9、S10、S11、S12逐次閉合，依次使交流接觸器KM5～KM9線圈得電，接觸器的主觸點(diǎn)對稱短接相應(yīng)段主鉤電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路電阻5R5～5R1，使主鉤上升速度逐步增加。任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

（3）主鉤下降控制主鉤下降有6檔位置。“J”、“1”、“2”檔為制動(dòng)下降位置，防止在吊有重載下降時(shí)速度過快，電動(dòng)機(jī)處于倒拉反接制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)；“3”、“4”、“5”檔為強(qiáng)力下降位置，主要用于輕負(fù)載時(shí)快速強(qiáng)力下降。主令控制器在下降位置時(shí)，6個(gè)檔次的工作情況如下：①制動(dòng)下降“J”檔制動(dòng)下降“J”檔是下降準(zhǔn)備檔，雖然電動(dòng)機(jī)M5加上正相序電壓，由于電磁抱閘未打開，電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)。該檔停留時(shí)間不宜過長，以免電動(dòng)機(jī)燒壞。此時(shí)各相關(guān)控制部件的狀態(tài)如下：任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

②制動(dòng)下降“1”檔主令控制器AC4的手柄扳到制動(dòng)下降“1”檔，觸頭S3、S4、S6、S7閉合，和主鉤上升“1”檔觸頭閉合一樣。此時(shí)電磁抱閘器松開，電動(dòng)機(jī)可運(yùn)轉(zhuǎn)于正向電動(dòng)狀態(tài)（提升重物）或倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)（低速下放重物）。當(dāng)重物產(chǎn)生的負(fù)載倒拉力矩大于電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的正向電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)M5運(yùn)轉(zhuǎn)在負(fù)載倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)，低速下放重物；反之，則重物不但不能下降反而被提升，這時(shí)必須把AC4的手柄迅速扳到制動(dòng)下降“2”檔。接觸器KM3通電吸合后，與KM2和KM1輔助常開觸點(diǎn)（25區(qū)、26區(qū)）并聯(lián)的KM3的自鎖觸點(diǎn)（27區(qū)）閉合自鎖。③制動(dòng)下降“2”檔主令控制器觸頭S3、S4、S6閉合，觸頭S7分?jǐn)?，接觸器KM4線圈斷電釋放，外接電阻器全部接入轉(zhuǎn)子回路，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的正向電磁轉(zhuǎn)

任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

矩減小，重負(fù)載下降速度比“1”檔時(shí)加快。④強(qiáng)力下降“3”檔下降速度與負(fù)載質(zhì)量有關(guān)，若負(fù)載較輕（空鉤或輕載），電動(dòng)機(jī)M5處于反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)；若負(fù)載較重，下放重物的速度會(huì)很高，可能使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)M5將進(jìn)入再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。負(fù)載越重，下降速度越大，應(yīng)注意操作安全。當(dāng)AC4從制動(dòng)下降“2”檔向強(qiáng)力下降“3”檔轉(zhuǎn)換時(shí)，KM3線圈仍通電吸合，電磁抱閘制動(dòng)器YB5和YB6保持得電狀態(tài)，防止換檔時(shí)出現(xiàn)高速制動(dòng)而產(chǎn)生強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊。強(qiáng)力下降“3”檔時(shí)各相關(guān)控制部件的狀態(tài)如下：任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

⑤強(qiáng)力下降“4”檔主令控制器AC4的觸頭在強(qiáng)力下降“3”檔閉合的基礎(chǔ)上，觸頭S9又閉合，使接觸器KM6（29區(qū)）線圈得電吸合，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路電阻5R4被切除，電動(dòng)機(jī)M5進(jìn)一步加速反向旋轉(zhuǎn)，下降速度加快。另外KM6輔助常開觸點(diǎn)（30區(qū)）閉合，為接觸器KM7線圈獲電做好準(zhǔn)備。⑥強(qiáng)力下降“5”檔主令控制器AC4的觸頭在強(qiáng)力下降“4”檔閉合的基礎(chǔ)上，又增加了觸頭S10、S11、S12閉合，接觸器KM7～KM9線圈依次得電吸合，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路電阻5R3、5R2、5R1依次逐級切除，以避免過大的沖擊電流，同時(shí)電動(dòng)機(jī)M5旋轉(zhuǎn)速度逐漸增加，待轉(zhuǎn)子電阻全部切除后，電動(dòng)機(jī)以最高轉(zhuǎn)速運(yùn)行，負(fù)載下降速度最快。此檔若下降的負(fù)載很重，當(dāng)實(shí)際下降速度超過電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)將會(huì)進(jìn)入再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，電磁力矩變成制動(dòng)力矩，由于轉(zhuǎn)子回路未串任何電阻，保證了負(fù)載的下降速度不致太快，且在同一負(fù)載下“5”檔下降速度要比“4”檔和“3”檔速度低。任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

再生發(fā)電制動(dòng)后，如果需要降低下降速度，就需要把主令控制器手柄扳回到制動(dòng)下降位置“1”檔或“2”檔，進(jìn)行反接制動(dòng)下降。這時(shí)必然要通過強(qiáng)力下降“4”檔和“3”檔，由于“4”檔、“3”檔轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)的電阻增加，根據(jù)繞線式電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可知，正在高速下降的負(fù)載速度不但得不到控制，反而使下降速度增加，很可能造成惡性事故。為了避免在主令控制器轉(zhuǎn)換過程中或操作人員不小心，誤把手柄停在了強(qiáng)力下降“3”檔或“4”檔，導(dǎo)致發(fā)生過高的下降速度，在接觸器KM9電路中用輔助常開觸點(diǎn)KM9（33區(qū)）自鎖，同時(shí)在該支路中再串聯(lián)一個(gè)常開輔助觸點(diǎn)KM1（28區(qū)），這樣可以保證主令控制器手柄由強(qiáng)力下降位置向制動(dòng)下降位置轉(zhuǎn)換時(shí)，接觸器KM9線圈始終得電，切除所有轉(zhuǎn)子回路電阻。另外，在主令控制器AC4觸頭分合表（見圖8-9-d）中可以看到，強(qiáng)力下降位置“4”檔、“3”檔上有“0”的符號，表示手柄由強(qiáng)力下降“5”檔向制動(dòng)下降“2”檔回轉(zhuǎn)時(shí)，觸頭S12保持接通，只有手柄扳至制動(dòng)下降位置后，接觸器KM9線圈才斷電。任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

以上聯(lián)鎖裝置保證了在手柄由強(qiáng)力下降位置“5”向制動(dòng)下降位置轉(zhuǎn)換時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路電阻全部切除，下降速度不會(huì)進(jìn)一步增高。串接在接觸器KM2支路中的KM2常開觸點(diǎn)（23區(qū)）與KM9常閉觸點(diǎn)（24區(qū)）并聯(lián)，主要作用是當(dāng)接觸器KM1線圈斷電釋放后，只有在KM9線圈斷電釋放的情況下，接觸器KM2線圈才允許獲電并自鎖，保證了只有在轉(zhuǎn)子電路中串接一定外接電阻的前提下，才能進(jìn)行反接制動(dòng)，以防止反接制動(dòng)時(shí)造成直接啟動(dòng)而產(chǎn)生過大的沖擊電流。因此，橋式起重機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)工作中，操作人員應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況合理選擇不同檔位。20／5t橋式起重機(jī)元器件明細(xì)見表8-1。任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

表8-120／5t橋式起重機(jī)元器件明細(xì)表任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

（二）20／5t橋式起重機(jī)典型故障分析1、合上電源總開關(guān)QS1并按下啟動(dòng)按鈕SB后，主接觸器KM不吸合故障的原因可能是：線路無電壓，熔斷器FU1熔斷，緊急開關(guān)QS4或安全門開關(guān)SQ7、SQ8、SQ9未合上，主接觸器KM線圈斷路，有凸輪控制器手柄沒在零位，或凸輪控制器零位觸頭AC1-7、AC2-7、AC3～7觸頭分?jǐn)?，過電流繼電器KA0～KA4動(dòng)作后未復(fù)位。檢測步驟流程如下：任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

圖8-10主接觸器不吸合檢測步驟流程圖任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

2、按下啟動(dòng)按鈕后，交流接觸器KM不能自鎖故障在7區(qū)～9區(qū)中的l～14號線之間出現(xiàn)斷點(diǎn)，而多出現(xiàn)在7～14號之間的KM自鎖觸點(diǎn)上，斷開總電源，用電阻法測量。3、副鉤能下降但不能上升檢測判斷流程如下：圖8-11副鉤能下降但不能上升檢測判斷流程圖任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

[提示]對于小車、大車向一個(gè)方向工作正常，而向另一個(gè)方向不能工作的故障，判斷方法類似。在檢修試車時(shí)不能朝一個(gè)運(yùn)行方向試車行程太大，以免又產(chǎn)生終端限位故障。

4、制動(dòng)抱閘器噪聲大故障原因可能是：交流電磁鐵短路環(huán)開路；動(dòng)、靜鐵芯端面有油污；鐵心松動(dòng)或有卡滯現(xiàn)象；鐵芯端面不平、變形；電磁鐵過載。[提示]主鉤電磁抱閘制動(dòng)器的線圈有三角形連接和星形連接兩種，更換時(shí)不能接錯(cuò)，線圈頭尾錯(cuò)誤、接法錯(cuò)誤可能使線圈過熱燒毀或造成吸力不足使制動(dòng)器不能打開的故障。5、主鉤既不能上升又不能下降故障原因有多方面，可從主鉤電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、電磁抱閘器吸合聲音、繼電器動(dòng)作狀態(tài)來判斷故障。交流電磁保護(hù)柜裝于橋架上，觀察交流電磁保護(hù)柜中繼電器動(dòng)作狀況，測量需分移與吊車司機(jī)配合進(jìn)行，注意高空操作安全。測量盡量在駕駛室端子排上測量并判斷故障大致位置。主要檢測步驟流程如下：任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

圖8-12主鉤既不能上升又不能下降故障檢測流程圖任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

6、接觸器KM吸合后，過電流繼電器KA0～KA4立即動(dòng)作故障現(xiàn)象表明有接地短路故障存在，引起過電流保護(hù)繼電器動(dòng)作，故障可能的原因有：凸輪控制器AC1～AC3電路接地；電動(dòng)機(jī)M1～M4繞組接地；電磁抱閘YB1～YB4線圈接地。一般采用分段、分區(qū)和分別試驗(yàn)的方法，查找出故障具體點(diǎn)。四、操作技能考評通過對本任務(wù)相關(guān)知識(shí)的了解和應(yīng)用操作實(shí)施，對本任務(wù)實(shí)際掌握情況進(jìn)行操作技能考評，具體考核要求和考核標(biāo)準(zhǔn)如表8-2所示。表8-2任務(wù)操作技能考核要求和考核標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

教學(xué)小結(jié)1、橋式起重機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)有：起重機(jī)由大車電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)沿車間兩邊的軌道作縱向的前后運(yùn)動(dòng)；小車及提升機(jī)構(gòu)由小車電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)沿橋架上的軌道作橫向的左右運(yùn)動(dòng)；在升降重物時(shí)由起重電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作垂直的上下運(yùn)動(dòng)。2、橋式起重機(jī)的工作性質(zhì)為短時(shí)重復(fù)工作制，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速和反轉(zhuǎn)狀態(tài)，且負(fù)載很不規(guī)律，經(jīng)常承受大的過載和機(jī)械沖擊，并要求有一定的調(diào)速范圍。3、主令控制器常用來控制頻繁操作的多回路控制電路。如起重機(jī)械升降控制電路。4、凸輪控制器主要用于控制繞線電機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速，它是起重機(jī)上重要的電氣操作設(shè)備之一，用以直接操作與控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速、起動(dòng)與停止。5、20／5t橋式起重機(jī)具備主令控制器、凸輪控制器及電磁抱閘制動(dòng)器等電氣設(shè)備，其保護(hù)環(huán)節(jié)由交流保護(hù)控制柜和交流電磁控制柜來實(shí)現(xiàn)。

任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

6、主鉤下降共有6檔位置，可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)下降和強(qiáng)力下降操作。7、當(dāng)出現(xiàn)主接觸器KM不吸合、交流接觸器KM不能自鎖、主鉤不能正常上升或下降故障時(shí)，應(yīng)根據(jù)相關(guān)流程進(jìn)行故障診斷。任務(wù)一20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路

任務(wù)二

20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造應(yīng)知點(diǎn)：1、了解西門子S7-200PLC系統(tǒng)的擴(kuò)展配置。2、了解西門子USS協(xié)議應(yīng)用基本概念。3、了解20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC改造方法。4、了解起重機(jī)變頻器調(diào)速系統(tǒng)中防止滑鉤現(xiàn)象的處理方法。應(yīng)會(huì)點(diǎn)：1、掌握橋式起重機(jī)電氣控制線路PLC改造的I/O分配及接線。2、掌握橋式起重機(jī)電氣控制線路PLC改造的軟件邏輯設(shè)計(jì)及調(diào)試。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造一、任務(wù)簡述

橋式起重機(jī)作為物料搬運(yùn)機(jī)械在整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)中有著十分重要的地位。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國橋式起重機(jī)制造廠和使用部門在設(shè)計(jì)、制造工藝、設(shè)備使用維修、管理方面，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，不斷改造，推動(dòng)了橋式起重機(jī)的技術(shù)進(jìn)步。但在實(shí)際使用中，結(jié)構(gòu)開裂仍時(shí)有發(fā)生。究其原因是頻繁的超負(fù)荷作業(yè)及過大的機(jī)械振動(dòng)沖擊所引起的機(jī)械疲勞。因此，除了機(jī)械上改進(jìn)設(shè)計(jì)外，改善交流電氣傳動(dòng)，減少起制動(dòng)沖擊，也是一個(gè)很重要的方面。由于傳統(tǒng)橋式起重機(jī)的電控系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)子回路串接電阻進(jìn)行有級調(diào)速，致使機(jī)械沖擊頻繁，振動(dòng)劇烈，因此電氣控制上應(yīng)采用平滑的無級調(diào)速是解決問題的有效手段。針對橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)中存在的上述問題，把PLC控制的變頻拖動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用于橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)上，使得起重機(jī)的整體特性得到較大提高，解決了傳統(tǒng)橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)存在的諸多問題。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造二、相關(guān)知識(shí)（一）S7-200的擴(kuò)展配置當(dāng)主機(jī)單元模板上的I/O點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，或者涉及模擬量控制時(shí)，除了CPU221外，可以通過增加擴(kuò)展單元模板的方法，對輸入/輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，這就涉及擴(kuò)展配置問題。S7-200的擴(kuò)展配置是由S7-200的基本單元（CPU222、CPU224和CPU226）和S7-200的擴(kuò)展模塊組成，如圖8-13所示。其擴(kuò)展模塊的數(shù)量受兩個(gè)條件約束。一個(gè)條件是基本單元能帶擴(kuò)展模塊的數(shù)量，另一個(gè)條件是基本單元的電源承受擴(kuò)展模塊消耗5VDC總線電流的能力。圖8-13S7-200的擴(kuò)展配置任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造1、S7-200擴(kuò)展配置的地址分配原則S7-200的擴(kuò)展配置的地址分配原則有兩點(diǎn)：第一是數(shù)字量擴(kuò)展模塊和模擬量模塊分別編址。數(shù)字量輸入模塊的地址要冠以字母“I”，數(shù)字量輸出模塊的地址要冠以字母“Q”，模擬量輸入模塊的地址要冠以字母“AI”，模擬量輸出模塊的地址要冠以字母“AQ”；第二是數(shù)字量模塊的編址是以字節(jié)為單位，模擬量模塊的編址是以字為單位（即以雙字節(jié)為單位）。地址分配是從最靠近CPU模塊的模塊開始從左到右按字節(jié)遞增。輸入地址按字節(jié)連續(xù)遞增，輸入字節(jié)和輸出字節(jié)可以重號。模擬量模塊的地址從最靠近CPU模塊的模擬量模塊開始從左到右地址按字遞增，模擬量輸入和模擬量輸出字可以重號。2、由CPU224組成的擴(kuò)展舉例由CPU224組成的擴(kuò)展配置可以由CPU224基本單元和最多7個(gè)擴(kuò)展模塊組成，CPU224可以向擴(kuò)展單元提供的5VDC電流為660mA。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造如果擴(kuò)展單元是由4個(gè)16點(diǎn)數(shù)字量輸入/16點(diǎn)數(shù)字量輸出繼電器輸出EM223模塊和2個(gè)8點(diǎn)數(shù)字量輸入的EM221模塊構(gòu)成。CPU224可以提供5VDC電流660mA。而4個(gè)EM223模塊和2個(gè)EM221模塊消耗5VDC總線電流為660mA，可見擴(kuò)展模塊消耗的5VDC總電流等于CPU224可以提供5VDC電流。故這種組態(tài)還是可行的。此系統(tǒng)共有94點(diǎn)輸入，74點(diǎn)輸出。如果擴(kuò)展模塊的連接順序是從CPU224開始分別為4個(gè)EM223模塊，而第5個(gè)和第6個(gè)模塊為EM221。CPU224基本單元的I/O地址：輸入點(diǎn)地址為：I0.0～I(xiàn)0.7、I1.0～I(xiàn)1.5。輸出點(diǎn)地址為：Q0.0～Q0.7、Q1.0、Q1.1。第1個(gè)擴(kuò)展模塊EM223的I/O地址：輸入點(diǎn)地址為：I2.0～I(xiàn)2.7、I3.0～I(xiàn)3.7。輸出點(diǎn)地址為：Q2.0～Q2.7、Q3.0～Q3.7。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造第2個(gè)擴(kuò)展模塊EM223的I/O地址：輸入點(diǎn)地址為：I4.0～I(xiàn)4.7、I5.0～I(xiàn)5.7。輸出點(diǎn)地址為：Q4.0～Q4.7、Q5.0～Q5.7。第3個(gè)擴(kuò)展模塊EM223的I/O地址：輸入點(diǎn)地址為：I6.0～I(xiàn)6.7、I7.0～I(xiàn)7.7。輸出點(diǎn)地址為：Q6.0～Q6.7、Q7.0～Q7.7。第4個(gè)擴(kuò)展模塊EM223的I/O地址：輸入點(diǎn)地址為：I8.0～I(xiàn)8.7、I9.0～I(xiàn)9.7。輸出點(diǎn)地址為：Q8.0～Q8.7、Q9.0～Q9.7。第5個(gè)擴(kuò)展模塊EM221的I/O地址：輸入點(diǎn)地址為：I10.0～I(xiàn)10.7。第6個(gè)擴(kuò)展模塊EM221的I/O地址：輸入點(diǎn)地址為：I11.0～I(xiàn)11.7。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造（二）USS協(xié)議應(yīng)用基本概念在工業(yè)控制中，交流電機(jī)的拖動(dòng)控制越來越多地采用變頻器完成。由于變頻器輸出側(cè)的高次諧波成分，在實(shí)際工程實(shí)施時(shí)，變頻器與控制核心分裝于兩個(gè)控制柜中。變頻器的啟動(dòng)、停止、方向、告警、故障指示以及故障復(fù)位通常使用開關(guān)量控制，速度控制采用模擬量給定完成，由于受現(xiàn)場的電磁干擾，有時(shí)會(huì)造成誤動(dòng)作的情況。隨著基于現(xiàn)場總線的底層控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，許多電氣傳動(dòng)的生產(chǎn)廠家推出了具有數(shù)據(jù)通信功能的產(chǎn)品，可以采用基金會(huì)總線、LonWorks、PROFIBUS、CAN等總線，以方便系統(tǒng)組態(tài)，但一般作為附件需要另外購置。大多數(shù)廠商采用RS485通信接口，用于系統(tǒng)配置和監(jiān)控。作為低成本的連接方案，采用基于RS485通信接口對有關(guān)拖動(dòng)設(shè)備進(jìn)行控制，無疑是具有吸引力的選擇。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造1、USS協(xié)議簡介USS協(xié)議（UniversalSerialInterfaceProtocol通用串行接口協(xié)議）是SIEMENS公司所有傳動(dòng)產(chǎn)品的通用通訊協(xié)議，它是一種基于串行總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的協(xié)議，通訊介質(zhì)采用RS-485屏蔽雙絞線，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)1000m。USS協(xié)議是主-從結(jié)構(gòu)的協(xié)議，規(guī)定了在USS總線上可以有一個(gè)主站和最多30個(gè)從站；總線上的每個(gè)從站都有一個(gè)站地址（在從站中設(shè)定），主站依靠它識(shí)別每個(gè)從站；每個(gè)從站也只對主站發(fā)來的報(bào)文做出響應(yīng)并回送報(bào)文，從站之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。另外，還有一種廣播通訊方式，主站可以同時(shí)給所有從站發(fā)送報(bào)文，從站在接收道報(bào)文并做出相應(yīng)的響應(yīng)后可不回送報(bào)文。USS通信協(xié)議可支持變頻器與PC或PLC之間建立通信連接，常適合于規(guī)模較小的自動(dòng)化系統(tǒng)。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造2、使用USS協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)（1）USS協(xié)議對硬件設(shè)備要求低，減少了設(shè)備之間布線的數(shù)量。（2）無需重新布線就可以改變控制功能。（3）可通過串行接口設(shè)置來修改變頻器的參數(shù)。（4）可連續(xù)對變頻器的特性進(jìn)行監(jiān)測和控制。（5）利用S7-200CPU組成USS通信的控制網(wǎng)絡(luò)具有較高的性價(jià)比。3、USS通訊硬件連接（1）通信注意事項(xiàng)①條件許可的情況下，USS主站盡量選用直流型的CPU（針對S7-200系列）；②一般情況下，USS通訊電纜采用雙絞線即可（如常用的以太網(wǎng)電纜），如果干擾比較大，可采用屏蔽雙絞線；任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造

③在采用屏蔽雙絞線作為通訊電纜時(shí)，把具有不同電位參考點(diǎn)的設(shè)備互連會(huì)在互連電纜中產(chǎn)生不應(yīng)有的電流，從而造成通訊口的損壞。要確保通訊電纜連接的所有設(shè)備，或是共用一個(gè)公共電路參考點(diǎn)，或是相互隔離的，以防止不應(yīng)有的電流產(chǎn)生。屏蔽線必須連接到機(jī)箱接地點(diǎn)或9針連接的插針1。建議將傳動(dòng)裝置上的0V端子連接到機(jī)箱接地點(diǎn)。

④盡量采用較高的波特率，通訊速率只與通訊距離有關(guān)，與干擾沒有直接關(guān)系；

⑤終端電阻的作用是用來防止信號反射的，并不用來抗干擾。如果在通訊距離很近，波特率較低或點(diǎn)對點(diǎn)的通訊的情況下，可不用終端電阻。多點(diǎn)通訊的情況下，一般也只需在USS主站上加終端電阻就可以取得較好的通訊效果；

⑥當(dāng)使用交流型的CPU22X和單相變頻器進(jìn)行USS通訊時(shí)，CPU22X和變頻器的電源必須接成同相位；任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造

⑦建議使用CPU226（或CPU224+EM277）來調(diào)試USS通訊程序；

⑧不要帶電插拔USS通訊電纜，尤其是正在通訊過程中，這樣極易損壞傳動(dòng)裝置和PLC的通訊端口。如果使用大功傳動(dòng)裝置，即使傳動(dòng)裝置掉電后，也要等幾分鐘，讓電容放電后，再去插拔通訊電纜。（2）S7-200與MM440變頻器的連接

將MM440的通信端子為P+（29）和N-（30）分別接至S7-200通信口的3號與8號針即可，S7-200通信接口的引腳分配如表8-3所示表8-3S7-200通訊接口的引腳分配任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造4、USS通訊指令簡介

使用USS指令，首先要安裝指令庫，正確安裝結(jié)束后，打開指令樹中的“庫”項(xiàng)，出現(xiàn)多個(gè)USS協(xié)議指令，且會(huì)自動(dòng)添加一個(gè)或幾個(gè)相關(guān)的子程序。USS協(xié)議指令庫包括預(yù)先組態(tài)好的子程序和中斷程序，這些子程序和中斷程序都是專門為通過USS協(xié)議與驅(qū)動(dòng)通訊而設(shè)計(jì)的。通過USS指令，就可控制不同的物理驅(qū)動(dòng)（例如變頻器），并讀/寫驅(qū)動(dòng)參數(shù)。編程時(shí)，在STEP7-Micro/WIN指令樹的庫文件夾中找到這些指令并選擇一個(gè)USS指令，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)增加一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的子程序。STEP7-Micro/WIN指令庫提供了8條指令來支持USS協(xié)議，它們分別是：

（1）USS-INIT指令。該指令用來使能、初始化或禁物理驅(qū)動(dòng)的通訊。USS-INIT指令必須無錯(cuò)誤地執(zhí)行后，才能夠執(zhí)行其它的USS指令。指令完成后，在繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)指令之前，其“Done”位立即被置位。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造

（2）USS_CRTL指令。USS-CRTL指令用于控制被激活的物理驅(qū)動(dòng)器，該指令將選擇的命令放到通訊緩沖區(qū)內(nèi)，如果某物理驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)被USS_INIT指令激活，則此命令中的驅(qū)動(dòng)參數(shù)將被發(fā)送該物理驅(qū)動(dòng)中。對于每一個(gè)驅(qū)動(dòng)只能使用一個(gè)USS_CRTL指令。

（3）USS_RPM_x指令。USS_RPM_x指令是USS協(xié)議的讀指令，共有三個(gè)用條：USS_RPM_W指令，讀取一個(gè)無符號字類型的參數(shù)USS_RPM_D指令，讀取一個(gè)無符號雙字類型的參數(shù)；USS_RPM_R指令，讀取一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)類型的參數(shù)。對于讀指令，同時(shí)只能有一個(gè)被激活。

（4）USS_WPM_x指令。USS_WPM_x指令是USS協(xié)議的寫指令，也有三個(gè)用條：USS_WPM_W指令，寫一個(gè)無符號字類型的參數(shù)；USS_WPM_D指令，寫一個(gè)無符號雙字類型的參數(shù)；USS_WPM_R指令，寫一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)類型的參數(shù)。對于寫指令，同時(shí)只能有一個(gè)被激活。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造

5、使用USS協(xié)議的步驟：

（1）安裝指令庫后在STEP7-Micro/win32指令樹的/指令/庫/USSProtocol文件夾中將出現(xiàn)8條指令，用它們來控制變頻器的運(yùn)行和變頻器參數(shù)的讀寫操作，這些子程序是西門子公司開發(fā)的用戶不需要關(guān)注這些指令的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只需要在程序中調(diào)用即可。

（2）調(diào)用USS_INIT初始化改變USS的通訊參數(shù)，只需要調(diào)用一次即可，在用戶程序中每一個(gè)被激活的變頻器只能用一條USS_CTRL指令，可以任意使用USS_RPM_x或USS_WPM_x指令，但是每次只能激活其中的一條指令。

（3）為USS指令庫分配V存儲(chǔ)區(qū)。在用戶程序中調(diào)用USS指令后，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊指令樹中的程序塊圖標(biāo)，在彈出的菜單中執(zhí)行庫內(nèi)存命令，為USS指令庫使用的397個(gè)字節(jié)的V存儲(chǔ)區(qū)指定起始地址，

（4）用變頻器的操作面板設(shè)置變頻器的通訊參數(shù)，使之與用戶程序中所用的波特率和從站地址相一致。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造三、應(yīng)用實(shí)施（一）20/5t橋式起重機(jī)電氣控制的PLC改造設(shè)計(jì)對20/5t橋式起重機(jī)進(jìn)行PLC改造設(shè)計(jì)，具體方案為：拆除原橋式起重機(jī)的所有凸輪控制柜、主令控制柜及3個(gè)電阻箱，增設(shè)主副起升控制柜，大小車控制柜及PLC控制柜，實(shí)現(xiàn)主、副起升，大、小車運(yùn)行均為變頻調(diào)速的全變頻調(diào)速系統(tǒng)。20/5t橋式起重機(jī)車由大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和升降運(yùn)行機(jī)構(gòu)所組成。小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和升降運(yùn)行機(jī)構(gòu)各為一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)為兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，升降機(jī)構(gòu)有主鉤和副鉤之分，主鉤和副鉤各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，因此整個(gè)起重機(jī)電力拖動(dòng)系統(tǒng)共有5臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行。為了保證各機(jī)構(gòu)運(yùn)行互不影響，提高起重機(jī)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，保證起重機(jī)在起吊時(shí)正常工作，采用4臺(tái)變頻器拖動(dòng)，并由1臺(tái)PLC進(jìn)行控制的硬件結(jié)構(gòu)，其電氣系統(tǒng)框圖如圖8-14所示。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造圖8-1420/5t橋式起重機(jī)電氣控制PLC改造系統(tǒng)框圖

變頻器為電動(dòng)機(jī)提供頻率可調(diào)節(jié)的交流電源，是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)速度調(diào)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備。大車、小車是普通反抗性負(fù)載，可以配用普通型或高功能型變頻器，而主鉤及副鉤是位能性負(fù)載，應(yīng)配用可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行的矢量控制型變頻器。由于大、小車本身有較大的慣性，可能出現(xiàn)電機(jī)被倒拖而處于發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生過電壓。另外，起重機(jī)放下重物時(shí)，由于重力作用電動(dòng)機(jī)將處于再生制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要反饋到變頻器直流電路中，使直流電壓不斷上升，甚至達(dá)到危險(xiǎn)的地步。因此，各變頻器需配用制動(dòng)電阻，其作用就是用來消耗再生到直流電路里的能量，使直流電壓保持在允許范圍內(nèi)。為了減少對電網(wǎng)的諧波污染，每個(gè)變頻器均加有輸入電抗器，它不僅減少了高次諧波分量，同時(shí)也抑制輸入電流峰值，有利于提高整流二極管使用壽命。改造后的變頻調(diào)速系統(tǒng)電氣原理圖如圖8-15所示。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造圖8-15橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)電氣原理圖1、硬件系統(tǒng)配置（1）PLC選型

根據(jù)橋式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)的功能要求，以及其復(fù)雜程度，從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面來考慮，選擇西門子S7-200系列PLC作為橋式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)的控制主機(jī)。由于橋式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)涉及較多的輸入／輸出端口，但其控制過程相對簡單，因此選用了CPU226作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)，CPU226主機(jī)提供24個(gè)輸入和16個(gè)輸出共40個(gè)I/O點(diǎn)。

在橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)中使用的數(shù)字量輸入點(diǎn)比較多，因此除了PLC主機(jī)自帶的I／O外，還需擴(kuò)展一定數(shù)量的I／O擴(kuò)展模塊。因此另外采用了一個(gè)EM221輸入擴(kuò)展模塊，所選擴(kuò)展模塊具有8點(diǎn)數(shù)字輸入，可以滿足控制系統(tǒng)輸入點(diǎn)的要求，并且輸入、輸出點(diǎn)均有余量，能為后期擴(kuò)展功能提供硬件條件。

PLC完成系統(tǒng)邏輯控制部分，含接受各主令電器送來的操作信號、任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造對變頻器的控制及系統(tǒng)的安全保護(hù)，是系統(tǒng)的核心。其中，PLC采用RS-485通信方式對變頻器實(shí)施控制。（2）變頻器

在該系統(tǒng)中，采用西門子公司的MM4系列變頻器，該系列變頻器是最常用也是功能較強(qiáng)的一種變頻器，主要應(yīng)用于各種工業(yè)、冶金、建筑、水利、紡織、交通等領(lǐng)域，性能良好，價(jià)格實(shí)惠，是一種性價(jià)比較高的變頻器。該系列中的MM440變頻器是一種通用變頻器，能適用于一切傳動(dòng)系統(tǒng)，采用了現(xiàn)代先進(jìn)的矢量控制系統(tǒng)，使得當(dāng)負(fù)載突然增加時(shí)仍能保持控制的穩(wěn)定性。在對變頻器進(jìn)行通信控制之前，需要先對變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要設(shè)置的參數(shù)如表8-4所示。參數(shù)可通過基本操作面板（BOP）進(jìn)行設(shè)置，也可以通過PC至變頻器的連接組合件，連接到RS232接口，通過隨機(jī)軟件STARTER調(diào)試變頻器，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的上傳、下載以及參數(shù)備份。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造參數(shù)號參數(shù)值說明P000521顯示實(shí)際頻率值P07005COMP10005通過P20106設(shè)置通訊波特率為P2011根據(jù)編程需要設(shè)定設(shè)定P0300根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)定電動(dòng)機(jī)類型設(shè)定P0304根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)定電動(dòng)機(jī)額定電壓P0305根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)定電動(dòng)機(jī)額定電流P0307根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)定電動(dòng)機(jī)額定功率P0310根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)定電動(dòng)機(jī)額定頻率P0311根據(jù)具體電動(dòng)機(jī)設(shè)定電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速表8-4

西門子MM440變頻器參數(shù)設(shè)置表

對于在此系統(tǒng)中所選用的四個(gè)變頻器，都采用通信控制，對于不同的變頻器的控制，只需要將這四臺(tái)變頻器進(jìn)行地址編號，在程序控制當(dāng)中，通過對不同地址的變頻器發(fā)送控制命令，實(shí)現(xiàn)對不同變頻器的控制。對于控制不同的變頻器，改變參數(shù)P2011中的值，即可設(shè)定其地址，在此系統(tǒng)中，控制大車變頻器的地址為1，控制小車變頻器的地址為2，主鉤變頻器地址為3，副鉤變頻器地址為4。（3）各類按鈕及限位開關(guān)

啟動(dòng)按鈕采用觸點(diǎn)觸發(fā)式按鈕，即按下接通，松開復(fù)位；急停按鈕使用旋轉(zhuǎn)復(fù)位按鈕，按下后系統(tǒng)停止，旋轉(zhuǎn)后自動(dòng)彈起復(fù)位。

在此系統(tǒng)中，共用了8個(gè)限位開關(guān)：前進(jìn)限位開關(guān)、后退限位開關(guān)、左移限位開關(guān)、右移限位開關(guān)、主鉤上升限位開關(guān)和下降限位開關(guān)、副鉤上升限位開關(guān)和下降限位開關(guān)。限位開關(guān)主要是用來控制設(shè)備在運(yùn)動(dòng)過程中的停止時(shí)刻和位置。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造（4）電動(dòng)機(jī)

采用變頻器的交流起重機(jī)各電動(dòng)機(jī)，可以使用專用的變頻調(diào)速起重電機(jī)，也可以用起重機(jī)原有的線繞轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，即去掉其集電環(huán)、碳刷并將其轉(zhuǎn)子回路短接即可。（5）安保系統(tǒng)

起重機(jī)的保護(hù)中有一個(gè)重要的手段是電源控制，當(dāng)出現(xiàn)任何意外時(shí)，首先是斷開起重機(jī)的電源，這時(shí)起重機(jī)各環(huán)節(jié)的電磁抱間發(fā)揮制動(dòng)作用，保障設(shè)備及人身安全，這套機(jī)制在采用變頻器之后仍將保留。另外，由于變頻器內(nèi)部本身具有短路、過壓、缺相、失壓、過流、超速、接地等各種保護(hù)功能，因此改造時(shí)可以去掉各熱繼電器和過流繼電器。當(dāng)變頻器出現(xiàn)短路、過流等故障時(shí)，變頻器給出故障信號輸入PLC，并停止輸出，PLC接到故障信號后，切斷變頻器電源，控制制動(dòng)器抱閘，并發(fā)出報(bào)警信號。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造2、PLC系統(tǒng)I/O地址的分配

根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對PLC的I／O進(jìn)行配置，具體分配介紹如下。（1）數(shù)字量輸入部分

在此控制系統(tǒng)中，所需要的輸入量基本上都屬于數(shù)字量，主要包括各種控制按鈕、旋鈕和各種限位開關(guān)，共有34個(gè)數(shù)字輸入量，如表8-5所示表8-5PLC各輸入點(diǎn)的地址分配表任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造序號輸入器件地址序號輸入器件地址1急停按鈕I0.018大車前進(jìn)限位開關(guān)I2.12起動(dòng)按鈕I0.119大車后退限位開關(guān)I2.23大車前進(jìn)按鈕I0.220小車左移限位開關(guān)I2.34大車后退按鈕I0.321小車右移限位開關(guān)I2.45大車加速按鈕I0.422主鉤上升限位開關(guān)I2.56大車減速按鈕I0.523主鉤下降限位開關(guān)I2.67大車停止按鈕I0.624大車變頻器復(fù)位按鈕I2.78小車左移按鈕I0.725小車變頻器復(fù)位按鈕I3.09小車右移按鈕I1.026主鉤變頻器復(fù)位按鈕

I3.110小車加速按鈕I1.127副鉤變頻器復(fù)位按鈕

I3.211小車減速按鈕I1.228副鉤上升按鈕

I3.312小車停止按鈕I1.329副鉤下降按鈕

I3.413主鉤上升按鈕I1.430副鉤加速按鈕

I3.514主鉤下降按鈕I1.531副鉤減速按鈕

I3.615主鉤加速按鈕I1.632副鉤停止按鈕

I3.716主鉤減速按鈕I1.733副鉤上升限位開關(guān)I4.017主鉤停止按鈕I2.034副鉤下降限位開關(guān)I4.1任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造（2）數(shù)字量輸出部分

在這個(gè)控制系統(tǒng)中，輸出控制的設(shè)備很少，只有4個(gè)控制電磁制動(dòng)器的接觸器，對于各電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止以及正反轉(zhuǎn)，可以通過控制相應(yīng)的變頻器實(shí)現(xiàn)，因此輸出點(diǎn)使用比較少，只有4個(gè)輸出點(diǎn)，其具體分配如表8-6所示。表8-6PLC各輸出點(diǎn)的地址分配表序號輸入器件地址序號輸入器件地址1大車電磁制動(dòng)器接觸器Q0.03主鉤電磁制動(dòng)器接觸器Q0.22小車電磁制動(dòng)器接觸器Q0.14副鉤電磁制動(dòng)器接觸器Q0.3任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造3、軟件設(shè)計(jì)

在完成硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，就可以根據(jù)起重機(jī)的控制要求，進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)采用自上而下的設(shè)計(jì)方法，需要先設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)的功能流程圖，然后根據(jù)具體的控制要求，逐步細(xì)化控制框圖，最后完成每個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行編譯、調(diào)試、修改過程。

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制過程全部在人工控制下運(yùn)行，每個(gè)設(shè)備可單獨(dú)運(yùn)行，也可同時(shí)運(yùn)行。系統(tǒng)可以通過按鈕對大車、小車和起重機(jī)進(jìn)行啟?？刂疲⑶铱梢酝ㄟ^按鈕增大或減小變頻器的頻率來改變其速度。（1）大車控制系統(tǒng)

人工操作大車的運(yùn)行、停止、加速及減速，按下啟動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)開始上電工作，其工作過程主要包括以下幾個(gè)方面：①通過按鈕控制大車的運(yùn)行；②通過按鈕控制大車的停止；任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造③通過按鈕控制大車的加速；④通過按鈕控制大車的減速；⑤前進(jìn)限位開關(guān)防止大車向前運(yùn)行超出范圍；⑥后退限位開關(guān)防止大車向后運(yùn)行超出范圍。

以上工作過程并不是順序控制方式，而是按照PLC檢測到按鈕狀態(tài)進(jìn)行啟停及運(yùn)轉(zhuǎn)控制，大車控制系統(tǒng)流程圖如圖8-16所示。

圖8-16大車控制系統(tǒng)流程圖任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造（2）小車控制系統(tǒng)

人工操作小車的工作過程與大車控制相似，其控制系統(tǒng)流程圖如圖8-17所示。

圖8-17小車控制系統(tǒng)流程圖（3）升降機(jī)控制系統(tǒng)

人工操作升降機(jī)（主鉤或副鉤）的工作過程與大車控制相似，其控制流程圖如圖8-18所示。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造

圖8-18升降機(jī)控制流程圖（4）升降機(jī)懸停控制系統(tǒng)對升降機(jī)實(shí)施控制的過程中，在電磁制動(dòng)器抱住之前和松開之后，容易發(fā)生任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造重物由停止?fàn)顟B(tài)下滑的現(xiàn)象，即溜鉤現(xiàn)象。發(fā)生此現(xiàn)象的原因就是電磁制動(dòng)器在通電到斷電或者斷電到通電是需要時(shí)間的，大約為0.6s。解決辦法是通過檢測變頻器的反饋來防止溜鉤的發(fā)生，下面是兩種情況下發(fā)生溜鉤現(xiàn)象的解決思路：①重物懸停過程。設(shè)定一個(gè)停止頻率，當(dāng)變頻器的工作頻率下降至該頻率時(shí)，變頻器輸出一個(gè)頻率達(dá)到的信號，發(fā)出啟動(dòng)電磁制動(dòng)器運(yùn)行的指令，然后延時(shí)一段時(shí)間，該時(shí)間應(yīng)略大于電磁制動(dòng)器完全抱住重物所需時(shí)間，使得電磁制動(dòng)器抱住重物，最后將變頻器的頻率降低到零；②重物懸空啟動(dòng)過程。設(shè)定一個(gè)上升起動(dòng)頻率，當(dāng)變頻器工作頻率上升至該頻率時(shí)，暫停上升，變頻器輸出一個(gè)頻率到達(dá)的信號，發(fā)出停止電磁制動(dòng)器運(yùn)行的指令，然后延遲一段時(shí)間，該時(shí)間略大于電磁制動(dòng)器完全松開重物所需時(shí)間，使得電磁制動(dòng)器松開重物，變頻器工作頻率逐漸升高至所需頻率。

升降機(jī)包括主鉤及副鉤，其控制方法完全相同，其工作過程主要包括以下幾個(gè)方面：a）重物停止時(shí)，變頻器頻率逐漸降低，下降至某設(shè)定值后，停止下降，啟動(dòng)定時(shí)器；任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造b）定時(shí)到，啟動(dòng)電磁制動(dòng)器；c）電磁制動(dòng)器啟動(dòng)后，變頻器頻率降低至0Hz；d）重物啟動(dòng)時(shí)，變頻器頻率逐漸升高，上升至某設(shè)定值后，停止上升，啟動(dòng)定時(shí)器；e）定時(shí)到，停止電磁制動(dòng)器；f）電磁制動(dòng)器停止后，變頻器頻率逐漸上升，重物在空中啟動(dòng)。

以上工作過程根據(jù)重物所處的位置，并按照PLC讀取的變頻器參數(shù)進(jìn)行控制，升降機(jī)懸停控制流程圖如圖8-19所示。任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造圖8-19升降機(jī)懸?？刂屏鞒虉D任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造（二）20/5t橋式起重機(jī)PLC改造程序編寫1、PLC的I/O接線圖

根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求、表8-5和表8-6所示的I／O分配情況以及如圖8-14所示的硬件結(jié)構(gòu)框圖，可設(shè)計(jì)出改造后橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的PLC硬件接線圖，其接線圖如圖8-20所示。橋式起重機(jī)的控制方式是以按鈕實(shí)現(xiàn)的手動(dòng)控制方式。圖8-2020/5t橋式起重機(jī)電氣控制PLC改造I/O接線圖任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造2、各模塊梯形圖程序設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)程序過程中，會(huì)使用到許多寄存器、中間繼電器、定時(shí)器等軟元件，為了便于編程及修改，在程序編寫前應(yīng)先列出可能用到的軟元件，本系統(tǒng)控制程序所用軟元件如表8-7所示。表8-7

軟元件設(shè)置列表元件意內(nèi)備M0.0起重機(jī)停止標(biāo)志

onM0.1起重機(jī)啟動(dòng)標(biāo)志

onM0.3大車電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)標(biāo)志

onM0.4大車電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)標(biāo)志

onM0.5大車停止標(biāo)志

onM0.6小車電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)標(biāo)志

onM0.7小車電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)標(biāo)志

onM1.0小車停止標(biāo)志

onM1.l主鉤上升標(biāo)志

onM1.2主鉤下降標(biāo)志

on任務(wù)二20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路的PLC應(yīng)用改造Ml.3主鉤停止標(biāo)志

onM1.4副鉤上升標(biāo)志

onM1.5副鉤下降標(biāo)志

onMl.6副鉤停止標(biāo)志

onM2.0到主鉤下限頻率標(biāo)志

onM2.1主鉤用電磁制動(dòng)器啟動(dòng)標(biāo)志

onM2.2送

onM2.3到主鉤上限頻率標(biāo)志

onM2.4送主鉤上限頻率標(biāo)志

onM2.5主鉤電磁制動(dòng)器停止標(biāo)志

onM3.0主鉤電磁制動(dòng)器運(yùn)行標(biāo)志

onM4.0大車變頻器

onM4.1確認(rèn)大車變頻器的響應(yīng)標(biāo)志

onM4.2指示大車變頻器的運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志