【正文】 電接觸器控制系統(tǒng)設計的一般要求3)橋式起重機電路的設計4)橋式起重機控制電路的工作原理5)橋式起重機電路控制器件的選擇6)橋式起重機電路的檢修第2章 橋式起重機電氣控制 橋式起重機簡介 橋式起重機的結構與分類起重機是一種用于起吊和放下重物并使重物在短距離內(nèi)水平移動的起重設備。橋式起重機通常分為單主梁、雙梁起重機兩大類。此外還有防爆、絕緣、雙小車、掛梁等橋式起重機 。如車站貨場使用的門式起重機；建筑工地使用的塔式起重機；生產(chǎn)車間使用橋式起重機。 橋式起重機示意圖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 6大車拖動電動機 7端粱 8主滑線 9主粱，起重機可以在大車能夠行走的整個車間范圍內(nèi)進行起重運輸。大車的軌道敷設在沿車間兩側的立柱上，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，在它額定負載范圍內(nèi)也可協(xié)同主鉤輕轉或翻倒工作用。大車運行機構有分別驅動和集中驅動兩種，目前我國生產(chǎn)的橋式起重機大都采用分別驅動方式。起重機的電源為380V，由公共的交流電源供給 。一般采用軟電纜供電。另一種方法是采用滑觸線和集電刷供電?；|線通常采用角鋼、圓鋼或工字鋼等鋼性導體制成。起重量 系指被起升物的重量，有額定起重量和最大起重量兩個參數(shù)。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。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。工作速度 橋式起重機的工作速度包括起升速度及大、小車運行速度。中、小起重量的起重機起升速度一般為8～20m/min。大車運行速度一般為80～120m/min。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。 橋式起重機對電力拖動和電氣控制的要求橋式起重機工作環(huán)境惡劣，粉塵大，溫度高，空氣潮濕，其工作性質為重復短時工作制。為此，專門設計制造了YZR系列起重及冶金用三相感應電動機。 起重用電動機的特點1)電動機按斷續(xù)周期工作制設計制造，其代號為S3。 (21)一個周期通常是為10min，標準的負載持續(xù)率有15%、25%、40%、60%等幾種。3)電動機轉子制成細長形，轉動慣量小，減小了起、制動時的能量損耗。 提升機構與移動機構對電力拖動自動控制的要求為了提高起重機的生產(chǎn)率和生產(chǎn)安全，對起重機提升機構電力拖動自動控制提出如下要求：1) 具有合適的升降速度，空鉤能快速升降，輕載提升速度應大于額定負載的提升速度。3) 適當?shù)牡退賲^(qū)，提升重物開始或下降重物到預定位置附近，都需要低速。高速向低速過渡應逐級減速，保持穩(wěn)定運行。但預備級的起動轉矩不能大，一般限制在額定轉矩的一半以下。 提升物品時的正向電動狀態(tài)6)為了安全，有機械抱閘的機械制動，以減輕機械抱閘的負擔。大車運行機構與小車運行機構對電力拖動自動控制的要求比較簡單，只要有一定的調(diào)速范圍，分幾檔進行控制即可。 起重機電動機的工作狀態(tài)分析 下放空鉤或輕載時的反向電動狀態(tài) 大車、小車行走機構電動機的正、反向電動狀態(tài)運行起重機大車和小車運行機構電動機的負載轉矩為運行傳動機構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。 提升重物時的正向電動工作狀態(tài)提升物品時，電動機負載轉矩TL由重力轉矩TW及提升機構摩擦阻轉矩Tf兩部分組成，當電動機電磁轉矩T克服負載轉矩TL時，重物將被提升；當二者相等時，重物以恒定速度提升。 下放在中載或重時的再生制動狀態(tài) 當空鉤或輕載下放時的反向電動狀態(tài) 下放重載時的倒拉反接制動狀態(tài)當空鉤或輕載下放時，由于負載重力轉矩小于提升機構摩擦阻轉矩，此時依靠重物自身重量不能下降。電動機工作在反轉電動狀態(tài)。 在中載或重時的再生制動狀態(tài) 單相電動狀態(tài)機械特性在中載或重載長距離下降重物時，可將提升電動機按反轉相序接線，產(chǎn)生下降方向的電磁轉矩，此時電磁轉矩T與重力轉矩TW的方向一致，使電動機很快加速并超過電動機的同步轉速。當電磁轉矩=負載轉矩時，電動機以高于同步轉速的速度穩(wěn)定運行，所以也可稱為超同步制動。此時，電動機定子仍按正轉提升相序接線，但在轉子電路中串接較大電阻，這時電動機起動轉矩小于負載轉矩TL，因此電動機就被載荷拖動，迫使電動機反轉反轉以后電動機的轉差率增大，轉子的電動勢和電流都加大，轉矩也隨之加大，直至T=TL。這時，電動機定子產(chǎn)生一個脈動磁場，將這個脈動磁場分解為兩個轉速相同、轉向相反的旋轉磁場。所以，電動機的電磁轉矩將是這兩個旋轉磁場產(chǎn)生的轉矩之和。由曲線3可知，當n=0時，T=O，故此時電動機通電后不能起動旋轉，但若在外力作用下使電動機起動，可使電動機工作。這時，如果電動機在重力負載作用下，電動機將處于第四象限的倒拉制動狀態(tài)，稱為單相倒拉制動，適用于輕載低速下降。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。另外，起重機有關機構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、負荷限制器及超速開關等。保護箱由刀開關、接觸器、過電流繼電器等組成，用于控制保護起重機，實現(xiàn)電動機過流保護，以及失壓、零位、限位等保護。圖中Q為三相刀開關，KM為線路接觸器，KOC0為總過電流繼電器，KOC1～KOC5為各機構電動機過電流繼電器，SASASASA4分別為小車、主鉤、大車、副鉤的零位保護觸點，SQ1SQ8分別為大車、小車和提升機構的限位開關，SQ11為緊急事故開關，SQSQ10為艙口門和橋架門安全開關，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。2)操作頻率高，每小時通斷次數(shù)接近或超過600次。4)起重機要求有較好的調(diào)速、點動等運行性能。副鉤也采用主令控制器來控制其原理與與主鉤的控制原理大體相同，副鉤中沒有點動操作，其制動采用電磁抱閘。當主令控制器手柄由：“0”扳到下降“1”檔時，電路不動作，只有當控制器手柄由下降“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，可獲得高于同步轉速的高速下降。它的結構與萬能轉換開關有些類似，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。在大型網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。同時，由于KT1的短暫延時，在控制器手柄由“0”扳到下降“3”位時，接觸器KM3不動作；9)重型載荷時，在某些場合需經(jīng)常使用點動操作，為此可對控制器進行在某些場合需經(jīng)常使用點動操作重型載荷時，在某些場合需經(jīng)常使用點動操作，為此可對控制器進行在某些場合需經(jīng)常使用點動操作，為此可對控制器“0”下降“2”“0”的操作。使SF常開觸點閉合，然后扳動控制器手柄進行“0”下降“1”“0”的操作，即可實現(xiàn)點動控制。(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），使KM4通電吸合，短接一段轉子電阻R1，“上1”特性曲線上。短接一段轉子電阻R1，“上1”特性曲線上。在KM8通電吸合后，經(jīng)KMKM1觸點使KT2通電吸合，觸點KT2（SA5支路）、KT2（SA11支路）瞬時閉合，前者為KM8延時斷電，制動器延時閉合準備，后者為KM1通電提供又一通道。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)，為進一步提高轉速做準備。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，再短接一段轉子電阻R4，只剩一段常接電阻R5，“上3”特性曲線上。但當由提升“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，這就使制動器先進行制動，然后再切斷電動機提升相序電源，保證有效地制動。所以，電動機未接電源，制動器未打開，不致引起重載下降，也不會引起輕載不但不下降反而上升的現(xiàn)象發(fā)生。2)當控制器手柄由下降“1”位扳至下降“2”位時，將上升限位開關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，使電動機轉子電阻R1短接。即“下2”曲線上。并使KTKMKMKM8相繼通電吸合。另外，觸點KM5（KT4線圈支路）斷開，使KT4斷電釋放，短接轉子電阻R3，“下3’”特性上，而觸點KM6（KT5線圈支路）斷開，又使KT5斷電釋放，使KM7通電吸合，又短接一段電阻R4，“下3”特性上。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。5)當控制器手柄由下降“2”位扳回到下降“1”位時，KMKTKM4斷電釋放，KT2相繼斷電釋放，但因觸點KT2（SA5支路），觸點KT1（SA4支路），這就使KM1通電吸合，電動機按提升相序接通電源，轉子電阻全部串入。此時，電動機工作在倒拉反接制動狀態(tài)，實現(xiàn)重型載荷的低速下降。7)換向時間繼電器KT1(，)，以延長可逆轉換時間，防止接觸器KM1KMKM3KM2可逆轉換時可能造成的相間短路。8)點動操作控制 。點動時，踏下腳踏開關SF，操縱主令控制器手柄在“0”下降“1”“0”間方便地進行。電磁抱閘松開，轉子串入全部電阻，對重載進行倒拉反接制動下降。若重復上述操作，便可獲得重載下的點動下降重物的控制。這時電動機運行在單相制動下降狀態(tài)。它安有制動器與限位行程開關，設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。 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。另外，在凸輪控制器控制電路中，過流繼電器KOC實現(xiàn)過載與短路保護；緊急開關SEM作事故情況下的緊急停電保護；在起重機端梁上欄桿門與司機室艙口門上裝有安全開關SQ3，防止人人在橋架上開車以確保人身安全；電磁抱閘YB實現(xiàn)電動機的機械制動。大車運行機構采用KT1425J/2型凸輪控制器，其控制箱有PQY系列主令控制器等。 PQY型主令控制電路分類PQY系列運行機構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；POY4型：控制4臺電動機，分成兩組，允許每組電動機單獨運轉。電動機功率為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、 。主令控制器反向第一檔為反接制動停車。這時，在轉子回路中串入全部電阻，電流不會超過容許值，當轉速快接近零時，迅速將手柄扳回“0”位圖中SQSQ4為正反向限位開關。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水平和習慣，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。(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。(3)計數(shù)控制 為滿足對計數(shù)控制的需要，PLC向用戶提供上百個功能較強的計數(shù)器，如FX2型PLC可向用戶提供241個計數(shù)器。所有計數(shù)器的設定值可由用戶在編程時設定，且隨時可以修改。如FX2型PLC中擁有上千個狀態(tài)元件，為用戶編寫較復雜的步進順控程序提供了極大的方便。(6)通信和聯(lián)網(wǎng)由于PLC采用了通信技術，可進行遠程的I／O控制。一臺計算機與多臺PLC可構成集中管理、分散控制的分布式控制網(wǎng)絡，以完成較大規(guī)模的復雜控制。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)，可以改變設定值等，片便了程序的調(diào)試。，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。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。這種編程方法很有規(guī)律，容易掌握。設計梯形圖的時間比設計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少的多。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。 PLC控制系統(tǒng)的設計基本原則與主要內(nèi)容 設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)設備或生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質量和控制精度。這就要求設計人員在設計前就要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關先進的國內(nèi)、國外資料。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，是設計控制系統(tǒng)的重要原則。例如：應該保證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。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。4)適應發(fā)展的需要由于技術的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設計時要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。當然對于不同的用戶要求的側重點有所不同，設計的原則應有所區(qū)別，如果要求系統(tǒng)改善信息管理則應將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡設計加以強化；如果是對原有控制系統(tǒng)進行改造，還要注意操作人員對原有設備的操作習慣 設計的主要內(nèi)容PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶的輸入、