【正文】 即 大、小車 行走機構(gòu)均 需要 14 個輸入點和 12 個輸出點。 表 32 20/5t 交流橋式起重機電器元件明細(xì)表 符 號 名 稱 型 號 數(shù)量 備 注 M5 主鉤電動機 YZR315M 75 kW 1 M1 副鉤電動機 YZR200L 15KW 1 M2 小車電動機 YZR132MB kW 1 M M4 大車電動機 YZR160MB kW 2 AC1 副鉤凸輪控制器 K J150／ 1 1 控制副鉤電動機 AC2 小車凸輪控制器 K J150／ 1 1 控制小車電動機 AC3 大車凸輪控制器 K J150／ 5 1 控制大車電動機 AC4 主鉤主令控制器 LK112／ 9。小車 行走機構(gòu)的控制電路與大車行走機構(gòu)的控制電路類似，只是由一臺電動機拖動，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。因此有 7 個輸出點。欠壓繼電器和急停開關(guān)和用 1 個輸入點，指示信號復(fù)位需要 1 個輸入點。如果只將主令控制器控制的 主鉤 改為 PLC 主令控制， 接觸器 器觸點相連接 依然 存在，使整個系統(tǒng)的接線仍然很復(fù)雜，日常的維修工作量和困難程度還將很大。 (5)用接觸器的輔助觸點來實現(xiàn) PLC 外部的硬件聯(lián)鎖，或控制指示燈。 數(shù)字開關(guān)指令 DSW（功能指令編號： FNC72），利用該指令，只需 4 個或 8 個輸入點 4 個輸出點，就可讀入 1 個或 2 個 4 位 BCD 碼數(shù)字開關(guān)提供的信息。 如某負(fù)載在三個地點控制起動和停止，將三個起動信號（觸點）并聯(lián)，將三個停止信號（觸點）串聯(lián)，分別輸送給 PLC 的兩個輸入點，如圖 32 所示，與每一個起動信號、停止信號各 占用一個輸入點的方法比，節(jié)省了輸入點，同時還簡化了梯圖電路。 減少所需輸入點數(shù)的方法 分 時分組輸入 自動程序和手動程序同時執(zhí)行，自動和手動這兩種工作方式分別使用的輸入量可以分成兩組輸入（見圖 31）。 (9) 不參與控制循環(huán)前已經(jīng)投入的指令可不接入 PLC。 (5)PLC的擴展：可通過增加擴展模塊，擴展單元與主單元連接的方式。 ②估算法。對局域網(wǎng)的考慮可允許在將來將單個控制器集成為一個廠級通信網(wǎng)。 控制程序是控制整個系統(tǒng)工作的條件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵。 (3)進(jìn)行 PIC 系統(tǒng)配置設(shè)計，主要是 PLC 的選擇， PLC 是 PLC 控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 PLC 對于保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。 3)力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運行資金的增加。或外部的輸入裝置和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生故 障時，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。由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障。 (5)數(shù)據(jù)處理 PLC 具有較強的數(shù)據(jù)處理能力，除能進(jìn)行加減乘除運算甚至開方運算外，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。 PLC 的型號繁多，各種型號的 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 具有邏輯運算功能，它能根據(jù)輸入繼電器觸點的與（ 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)行開關(guān)控制。 POY2 型主令控制電路分析 PQY2 型主令控制電路是用來控制兩臺拖動電動機的運行機構(gòu)，圖 為 PQY2 型主令控制電路圖，該電路特點是： 1)可逆對稱電路； 2)主令控制器檔數(shù)為 303， 6 個回路； 3)電動機轉(zhuǎn)子串接起動與調(diào)速電阻級數(shù) (不包括軟化級 )按電動機功率分為兩種： 100kW 及以下時為 4 級；第一 、二級由主令控制器手動控制，后兩級由繼電器接觸器控制自動切除，其延時繼電 器延時整定為 3s、 或 2s、1s。 小車運行機構(gòu)采用 KT1425J/1型凸輪控制器，其電氣原理圖如圖 。 圖 點動操作接線圖 當(dāng) SF 壓下，控制器手柄從“ 0”位扳到下降“ 1”位時，觸電 SA SA11閉合， KM 通電吸合， KM1 通電吸合， KM KT2 相繼通電吸合。同時，由于 KM8 相繼通電吸合， 在 KM KM8 輔助觸點作用下，使 KT2 恢復(fù)通電吸合，又保持 KMKM8 的通電吸合。 3)當(dāng)控制器手柄由下降“ 2”位扳向下降“ 3”位時， KM KT1 同時斷電釋放，經(jīng) KT1（ ～ ） 的延時后，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。 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，電動機相應(yīng)工作在圖 “上 上 1”特性上。短接一段轉(zhuǎn)子電阻 R1，電動機運行在圖 “上 1”特性曲線上。主令控制器的觸點沒有滅弧裝置，使觸點分?jǐn)嗄芰χ槐劝粹o稍大。 3)起重機工作繁重，操作頻繁，要求減輕司機勞動強度，要求電氣設(shè)備具有較高壽命。 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，廣泛使用保護(hù)箱。圖 中曲線 2 分別為正向和圖 下放重載時的倒拉反接制動狀態(tài) 圖 單相電動狀態(tài)機械特性 10 反向旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的機械特性，曲線 3 為合成機械特性。此時，轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)電動勢和電流均改變方 向，產(chǎn)生阻止重物下降的電磁轉(zhuǎn)矩。因此，大車與小車來回移動時，拖動電動機處于正向與反向電動狀態(tài)運行。 4)提升的第一檔為預(yù)備檔，用以消除傳動間隙，將鋼絲張緊，避免過大的機械沖擊。 2)具有較大的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，適應(yīng)重載下的起動、制動和反轉(zhuǎn)。關(guān)于工作級別可參閱 GB381183 起重設(shè)計規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定。 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，稱為起升高度。三根交流電源經(jīng)由三根主滑觸線與滑動的集電刷，引進(jìn)起重機駕駛室內(nèi)的保護(hù)控制柜上再從保護(hù)控制柜引出兩相電源至凸輪控制器，另一相稱為電源的公用相，它直接從保護(hù)控制柜接到各電動機的定子接線端。但不允許兩鉤同時提升兩個物件，兩個吊鉤再單獨工作時均只能起吊重量不超過額定重量的重物，當(dāng)兩個吊鉤同時工作時，物件重量不允許超過主鉤的起重量。 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。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。 本設(shè)計中 20/5 噸橋式起重機電氣驅(qū)動系統(tǒng)分為主鉤、副鉤、小車、大車四部分。 1975 年，世界上第一臺分散控制系統(tǒng)在美國 Honeywe 公司問世，從而揭開了過程控制嶄新的一頁。在自動控制時期內(nèi)，過程控制系統(tǒng)又經(jīng)歷了三個發(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。過程控制技術(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控制兩個發(fā)展時期。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。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，同時增大設(shè)備投資的回收難度，提高企業(yè)的產(chǎn)品成本。 要解決上述問題，最有前途的作法是對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，提高舊設(shè) 備的新技術(shù)含量。橋式起重機通常分為單主梁、雙梁起重機兩大類。大車的軌道敷設(shè)在沿車間兩側(cè)的立柱上，大車可在軌道上沿車間縱向移動；大車上有小軌供小車橫向移動；主鉤和副鉤都裝在小車上，主鉤用來提升重物，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。另一種方法是采用滑觸線和集電刷供電。 跨度 起重機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稱作跨度。按工作級別使用起重機，可安全又充分發(fā)揮起重機的功能。 %100% ?? 周期時間負(fù)載持續(xù)時間FC (21) 一個周期通常是為 10min，標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)載持續(xù)率有 15%、 25%、 40%、 60%等幾種。高速向低速過渡應(yīng)逐級減速，保持穩(wěn)定運行。 起重機電動機的工作狀態(tài)分析 大車、小車行走機構(gòu)電動機的正、反向電動狀態(tài)運行 起重機大車和小車運行機構(gòu)電動機的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為運行傳動機 構(gòu)和車輪滾動時的摩擦阻力矩，其值為一常數(shù)，方向始終與運動方向相反。 在中載或重時的再生制動狀態(tài) 在中載或重載長距離下降重物時，可將提升電動機按反轉(zhuǎn)相序接線，產(chǎn)生下降方向的電磁轉(zhuǎn)矩，此時電磁轉(zhuǎn)矩 T與重力轉(zhuǎn)矩 TW的方向一致，仍如圖 所示，使電動機很快加速并超過電動機的同步轉(zhuǎn)速。所以，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩將是這兩個旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩之和。另外，起重機有關(guān)機構(gòu)安裝各類可靠靈敏的安全裝置，常用的有緩沖器、起升高度限位器、負(fù)荷限制器及超速開關(guān)等。 2)操作頻率高，每小時通斷次數(shù)接近或超過 600 次。它的結(jié)構(gòu)與萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)有些類似，也是通過手柄操作凸輪，使觸點按規(guī)定的接通表也是通過手柄操作凸輪，使觸點按規(guī)定的接通表閉合或斷開電路，但其觸點對數(shù)較多。 (1)提升重物的控制 1)控制器手柄由“ 0”位扳至上升“ 1”位時，由于觸點 KM1 斷開，使時間繼電器 KT3 斷電釋放，其觸點 KT3（ SA8 支路） 經(jīng) 延時后閉合，使KM4 通電吸合，短接一段轉(zhuǎn)子電阻 R1，電動機運行在圖 “上 1”特性曲線上。因為此時觸點 KM6（ KT5 線圈 支路 ） 斷開，使時間繼電器KT5 斷電釋放，經(jīng) 延時后又使接觸器 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，電動機穩(wěn)定工作在圖 “ 上 3” 特性曲線上。電動機運行在圖 單相制動特性曲線上，即 “ 下 2” 曲線上。 5)當(dāng)控制器手柄由下降“ 2”位扳回到下降“ 1”位時， KM KT KM4斷電釋放， KT2 相繼斷電釋放，但因觸點 KT2（ SA5 支路） 延時 才斷開，觸點 KT1（ SA4 支路） 經(jīng) 延時閉合，這就使 KM1 通電吸合，電動機按提升相序接通電源，轉(zhuǎn)子電阻全部串 入 。點動時，踏下腳踏開關(guān) SF，操縱主令控制器手柄在 “0”下降 “1”“0”間方便地進(jìn)行。它安有制動器與限位行程開關(guān)，設(shè)有能吸收車體運動動能的緩沖器，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。 PQY 型主令控制電路分類 PQY 系列運行機構(gòu)控制電路按控制電動機臺數(shù)和線路特征分為 4 種； PQY1 型：控制 1 臺電動機； PQY2 型：控制 2 臺電動機； POY3 型：控制 3 臺電動機，允許 1 臺電動機單獨運轉(zhuǎn)； POY4 型：控制 4 臺電動機，分成兩組，允許每組電動機單獨運轉(zhuǎn)。它不僅充分發(fā)揮了計算機的優(yōu)點，以滿足各種工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制的需要，同時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。如 FX2型 PLC 中擁有上千個狀態(tài)元件，為用戶編寫較復(fù)雜的步進(jìn)順控程序提供了極大的方便。 ，抗干擾能力強 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用大量的中間繼電器、時間繼電器。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)少得多。例如：應(yīng)該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能 正常工作。 (2)根據(jù)控制要求，基本確定開關(guān)、數(shù)字 I/O 點和模擬量通道數(shù)，進(jìn)行 I/O點初步分配，繪制 I/O 使用資源圖。程序設(shè)計主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設(shè)計梯形圖、編制語句表程序清單。若考慮周到，則存儲器的擴充需求也許只要再安裝一個存儲器模塊即可滿足；如果具有可用的通信口，就能滿足增加一個外圍設(shè)備的需要。這種方法可精確地計算出存儲器實際使用容量，但需編完程序之后才能計算出結(jié)果。若要長期或斷電保持應(yīng)選用 eeprom 儲存 (不需備用電源 )，也可選外用儲存卡盒。 (8) 充分合理利用軟、硬件資源。 27 節(jié)省 PLC 輸入輸出點數(shù)的方法 可編程控制器輸入、輸出的點數(shù)是有限的，而每一個輸入 /輸出（ I/O）點的平均價格高達(dá)幾十元甚至上百元，減少所需的輸入 /輸出（ I/O）點數(shù)是降低系統(tǒng)投資的主要措施之一。與每一個起動信號或停止信號分別占用一個輸入點的方法相比，既節(jié)約了輸入點，還簡化了梯形圖電路。 16 鍵輸入指令 HKY（指令編號： FNC71），利用該指令，只需 4 個輸入和 4 個輸出點，就可輸入 10 個數(shù)字鍵和 6 個功能鍵的信號。 (4)用一個輸出點控制指示燈常亮或閃爍，可以顯示兩種不同的信息。在本次設(shè)計中可以考慮以下方案： 方案一：只改主令控制為 PLC 控制 題選 20/5t 橋式起重機的起升機構(gòu)采用了主令控制器控制，而大 、 小車 、副鉤 運行機構(gòu)采用的仍是凸輪控 制器控制，另外還專門設(shè)置了保護(hù)箱。起動按鈕需要 1 個輸入點。副鉤中31 沒有點動，其輸出有 7 個接觸器。 由以上分析可知，該橋式起重機的控制系統(tǒng)共需 44 個輸入點和 40 個輸出點