【正文】 物將被提升；當(dāng)二者相等時，重物以恒定速度提升。電動機(jī)工作在反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩=負(fù)載轉(zhuǎn)矩時，電動機(jī)以高于同步轉(zhuǎn)速的速度穩(wěn)定運行，所以也可稱為超同步制動。這時，電動機(jī)定子產(chǎn)生一個脈動磁場，將這個脈動磁場分解為兩個轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場。由曲線3可知，當(dāng)n=0時，T=O，故此時電動機(jī)通電后不能起動旋轉(zhuǎn)，但若在外力作用下使電動機(jī)起動，可使電動機(jī)工作。但不適用于重載下放，因此時將發(fā)生高速下降的飛車事故。保護(hù)箱由刀開關(guān)、接觸器、過電流繼電器等組成，用于控制保護(hù)起重機(jī)，實現(xiàn)電動機(jī)過流保護(hù)，以及失壓、零位、限位等保護(hù)。圖中Q為三相刀開關(guān)，KM為線路接觸器，KOC0為總過電流繼電器，KOC1～KOC5為各機(jī)構(gòu)電動機(jī)過電流繼電器，SASASASA4分別為小車、主鉤、大車、副鉤的零位保護(hù)觸點，SQ1SQ8分別為大車、小車和提升機(jī)構(gòu)的限位開關(guān)，SQ11為緊急事故開關(guān)，SQSQ10為艙口門和橋架門安全開關(guān)，HL為電源信號燈，AL為電鈴，XS1～XS3為電源(36V、220V)插座，EL1～EL4為照明燈。4)起重機(jī)要求有較好的調(diào)速、點動等運行性能。當(dāng)主令控制器手柄由：“0”扳到下降“1”檔時，電路不動作，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，電路才動作，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”檔為單相制動檔，實現(xiàn)輕載時的低速下降；輸入點數(shù)為56個，輸出點數(shù)為39個；6)下降“3”檔為再生制動檔，可獲得高于同步轉(zhuǎn)速的高速下降。在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。使SF常開觸點閉合，然后扳動控制器手柄進(jìn)行“0”下降“1”“0”的操作，即可實現(xiàn)點動控制。短接一段轉(zhuǎn)子電阻R1，“上1”特性曲線上。同時，觸點KM5（KT4線圈支路）斷開，使時間繼電器KT4斷電釋放，觸點KT4(SA10支路)，為進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速做準(zhǔn)備。但當(dāng)由提升“1”位扳回“0”位時，電路保證KM8先斷電，經(jīng)KT2延時觸點斷開才使KM1斷電釋放，這就使制動器先進(jìn)行制動，然后再切斷電動機(jī)提升相序電源，保證有效地制動。2)當(dāng)控制器手柄由下降“1”位扳至下降“2”位時，將上升限位開關(guān)SQ1短接；時間繼電器KT1通電吸合，經(jīng)延時后使接觸器KM3通電吸合，相繼使接觸器、繼電器KMKT2通電吸合；接觸器KM4通電吸合，使電動機(jī)轉(zhuǎn)子電阻R1短接。并使KTKMKMKM8相繼通電吸合。一般來說，對于重型載荷的短距離下降，可選擇下降“1”檔，以倒拉反接制動下降為宜；對于輕型載荷的矩距離下降，可選擇下降“2”檔，以單相制動下降；對于輕型和中型載荷的長距離下降，可選擇下降“3”，以強(qiáng)力或再生制動下降；對于重型載荷的長距離下降，可選將控制器手柄扳至下降“3”檔作高速下降，當(dāng)距離落放點較近時，再將手柄扳回下降“1”檔，以低速來完成余下行程的下放，這樣既安全、平穩(wěn)而又經(jīng)濟(jì)。此時，電動機(jī)工作在倒拉反接制動狀態(tài)，實現(xiàn)重型載荷的低速下降。8)點動操作控制 。電磁抱閘松開，轉(zhuǎn)子串入全部電阻，對重載進(jìn)行倒拉反接制動下降。這時電動機(jī)運行在單相制動下降狀態(tài)。 凸輪控制器控制電路，共有9對常開觸點、3對常閉觸點，采用對稱接法。大車運行機(jī)構(gòu)采用KT1425J/2型凸輪控制器，其控制箱有PQY系列主令控制器等。電動機(jī)功率為125kW及以上時為五級，第一、二級系手動切除，其余各級為自動切除，其延時整定值為3s、或2s、1s、 。這時，在轉(zhuǎn)子回路中串入全部電阻，電流不會超過容許值，當(dāng)轉(zhuǎn)速快接近零時，迅速將手柄扳回“0”位圖中SQSQ4為正反向限位開關(guān)。(2)定時控制 為滿足生產(chǎn)工藝對定時控制的要求，一般PLC都為用戶提供足夠的定時器．如三菱FX2型PLC共有256個定時器。所有計數(shù)器的設(shè)定值可由用戶在編程時設(shè)定，且隨時可以修改。(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I／O控制。操作人員通過監(jiān)控命令，可以監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)，可以改變設(shè)定值等，片便了程序的調(diào)試。PLC用軟件代替中間繼電器和時間繼電器，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，因為觸點不良造成的故障大為減少。設(shè)計梯形圖的時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少的多。 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計基本原則與主要內(nèi)容 設(shè)計的基本原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和控制精度。2)保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴(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。當(dāng)然對于不同的用戶要求的側(cè)重點有所不同，設(shè)計的原則應(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)計加以強(qiáng)化；如果是對原有控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，還要注意操作人員對原有設(shè)備的操作習(xí)慣 設(shè)計的主要內(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。PLC的選擇，應(yīng)包括機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊等的選擇。對較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，可用狀態(tài)流程圖的形式全面地表達(dá)出來。因此，控制系統(tǒng)的設(shè)計必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。在選擇PLC并用其控制一臺機(jī)器或一個過程時，不僅要考慮應(yīng)用系統(tǒng)目前的需求，還應(yīng)考慮到未來發(fā)展的需要。若未能合理估計現(xiàn)在和將來的目標(biāo)，PLC控制系統(tǒng)將會很快變?yōu)椴缓线m或者過時。(1)I/O點數(shù)的估算 根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)，并考慮到今后調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)加上10％～15％的備用量。用戶可根據(jù)控制系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用的目的，存儲器的字?jǐn)?shù)可按以下公式進(jìn)行估算。(3)PLC儲存容量：系統(tǒng)有模擬量信號存在或進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理時容量選擇大一些。擴(kuò)展模塊有輸入單元、輸出單元，輸入/輸出一體單元。一臺計算機(jī)與多臺PLC聯(lián)網(wǎng)，可通過采用通訊處理器，網(wǎng)絡(luò)適配器等方式進(jìn)行連接，連接介質(zhì)為雙絞線或光纜；PLC之間互聯(lián)時可通過專用通訊電纜直接連接，通訊板卡或模塊+數(shù)據(jù)線連接等方式。 (10) 多重指令空閑等待一個任務(wù)時，可在PLC外部將它們并聯(lián)后再接入一個輸入點。 (13)輸出若為正/反向控制的負(fù)載，不僅要從PLC內(nèi)部程序上聯(lián)鎖，并要在PLC外部采取措施，防止負(fù)載在兩方向動作。X0用來輸入自動，手動命令信號，供自動程序和手動程序切換之用。 輸入點合并使用 輸入觸點的合并 如果某些外部輸入信號總是以某種“與或非”組合的整體形式出現(xiàn)在梯形圖中，則可將它們對應(yīng)的觸點在PLC外部串、并聯(lián)后作為一個整體輸入PLC，只占PLC的一個輸入點。 用單個按鈕實現(xiàn)起動、停止控制 一般情況起動、停止控制需要兩個按鈕，使用交替輸出指令（ALT指令），只用一個按鈕X0就可以控制Y0的接通和停止，以減少一個輸入點，如圖33所示。利用該指令，可用連續(xù)8點輸入與n點（n=2～8）輸出組成n行8列的輸入矩陣。 將信號設(shè)置在PLC之外 系統(tǒng)的某些輸入信號，如手動操作按鈕、需手動復(fù)位的熱繼電器KR的常閉觸點等提供的信號，可以設(shè)置在PLC外部的硬件電路中（如圖34）。(2)通過外部的或PLC控制的轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，一個輸出點可以控制兩個或多個不同時工作的負(fù)載。(6)用數(shù)字顯示器代替指示燈，如果工作狀態(tài)指示燈或程序步比較多，可用數(shù)字顯示代替指示燈。 PLC的選型設(shè)計 控制方案的選擇隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展改進(jìn)，特別是計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，新型控制策略的出現(xiàn)，不斷改變著電氣控制技術(shù)的面貌。方案二：綜合考慮整個系統(tǒng)，將控制和保護(hù)均由PLC控制實現(xiàn)采用此方案會使技術(shù)改造的工作量增大，程序也將變得比較復(fù)雜，但會使系統(tǒng)的接線明顯清晰簡單，雖然PLC的容量有所加大，但資金投入的增加不會太大，因為復(fù)雜的控制過程是由PLC的控制程序?qū)崿F(xiàn)的，起重機(jī)的控制系統(tǒng)都是開關(guān)量控制，所以仍可考慮選擇一臺PLC的基本單元，I/O數(shù)量的增加可以由增加PLC的擴(kuò)展模塊來解決，PLC的成本增加不多，當(dāng)然，把凸輪控制器去掉以后，把凸輪控制器去掉以后還需要增加PLC控制所必須的接觸器和中間繼電器。對其工作限位（主鉤、副鉤、大車、小車）的行程開關(guān)做同樣處理，需要4個輸入點。進(jìn)線接觸器需要1個輸出點，過流報警需要6個輸出點，工作限位報警需要4個輸出點，倉門、橋架門狀態(tài)指示需要2個輸出點。主鉤控制電路中有9個接觸器（KM1～KM9）和1個零壓繼電器（KHV1），零壓繼電器可以用PLC內(nèi)部的輔助繼電器代替，用于點動控制的接觸（KM9）也可以用PLC內(nèi)部的輔助繼電器代替，所以主鉤需要8個輸出點。因此，起升機(jī)構(gòu)需要15個輸入點和15個輸出點。小車行走機(jī)構(gòu)的控制電路與大車行走機(jī)構(gòu)的控制電路類似，只是由一臺電動機(jī)拖動，切換轉(zhuǎn)子電阻的接觸器數(shù)量有所減少，若轉(zhuǎn)子回路的電阻仍按5段考慮，也需要4臺接觸器，加上電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制共需要6臺接觸器，這樣，也需要7個輸入點和6個輸出點。 PLC的選型設(shè)計根據(jù)橋式起重機(jī)的控制原理分析，在起重機(jī)的一般工作過程中，對起重機(jī)的控制只需要開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出（本次設(shè)計沒有考慮提升重量限制及顯示部分），所需程序存儲量不大，因此可以只按輸入輸出點數(shù)來選擇PLC。原橋式起重機(jī)的器件明細(xì)如表32所示。表33 20/5t橋式起重機(jī)電動機(jī)參數(shù)表名 稱型 號功率（W）電流（A）轉(zhuǎn)速（r/min）重量（kg）定子轉(zhuǎn)子主鉤電動機(jī)YZR315M1075 kW1605791180副鉤電動機(jī)YZR200L815kw712129小車電動機(jī)YZR132MB6 kW908108大車電動機(jī)YZR160MB6 kW18940160表34 20/5t橋式起重機(jī)原接觸器及起升制動電磁鐵數(shù)據(jù)名 稱型 號數(shù)量額定電壓額定電流參照（A3）線圈容量（VA/W）型號電流起動吸持主鉤升降接觸器CJ22502380V250ACJ20250250A570/175152/65起升制動接觸器CJ275/21380V75ACJ20100100A570/17561/主鉤加速接觸器CJ275/34380V75ACJ20100100A570/17561/主接觸器CJ2300/31380V300ACJ20400400A3578/790250/118起升制動電磁鐵MZS145H1380V330002100/530從表34可知， A，而加速接觸器的額定電流只有75 A，所以明顯偏小，應(yīng)進(jìn)行重新選擇。表35 起升機(jī)構(gòu)加速接觸器和行走機(jī)構(gòu)接觸器數(shù)據(jù)名 稱數(shù)量型 號（A3）額定電壓額定電流線圈容量（VA/W）起動吸持大車進(jìn)線接觸器2CJ2040380V40A175/19/大車加速接觸器8CJ2040380V40A175/19/小車進(jìn)線接觸器2CJ2010380V10A65/小車加速接觸器4CJ2016380V16A65/起升加速接觸器4CJ20160380V160 A855/32由表34和表35可知，除小車接觸器可由PLC直接驅(qū)動外，其余所有接觸器線圈的起動容量都大于PLC的驅(qū)動容量（80VA），所以應(yīng)考慮經(jīng)中間繼電器驅(qū)動接觸器線圈，但主接觸器線圈的起動容量為3578VA，即使控制電路采用380V，該線圈仍需要3578/380=。但它不適用于有化學(xué)活躍性，易燃?xì)怏w及充滿灰塵以及非常潮濕的場所。如表36所示 表36 接觸器線圈的驅(qū)動電流作 用數(shù)量型 號(含參照)線圈容量（VA/W）線圈電壓起動驅(qū)動電流起動吸持天車進(jìn)線主接觸器線圈1CJ2300/33578/790250/118380V升降進(jìn)線接觸器線圈3CJ20250570/175152/65380V升降制動接觸器線圈1CJ20100570/17561/380V A升降加速接觸器線圈4CJ20160855/32380V A大車進(jìn)線接觸器線圈2CJ2040175/19/380V A大車加速接觸器線圈8CJ2040175/19/380V A由表36可知，起重機(jī)進(jìn)線主接觸器線圈的驅(qū)動電流較大，在設(shè)計中選用了一臺小型接觸器來驅(qū)動主接觸器線圈，其余接觸器線圈用中間繼電器驅(qū)動用了一臺小型接觸器來驅(qū)動主接觸器線圈其余接觸器線圈用中間繼電器。PLC程序設(shè)計的主要步驟是：(1)對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動作的順序和條件。要設(shè)計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的實踐經(jīng)驗。(5)對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，條件具備時模擬運行，直到程序滿足要求為止。 橋式起重機(jī)控制程序的設(shè)計 保護(hù)電路控制程序的設(shè)計，橋式起重機(jī)進(jìn)線接觸器的起動條件之一是主令控制器的手柄必須放在“0”位，其次是倉門、橋架門必須關(guān)好，在任何電動機(jī)均不過流和沒有碰撞限位開關(guān)的條件下按下總起動按鈕SB1既可使進(jìn)線接觸器線圈通電。 倉門、橋架門的狀態(tài)顯示程序控制系統(tǒng)中的故障顯示有兩個目的，一是顯示故障的類型，二是顯示故障的部位，一利于維修工作的進(jìn)行，這些顯示可以通過信號燈的標(biāo)牌來完成。