计算机辅助设计与制造产品：桥式起重机
姓名：王丽勇
学号：201020608140
桥式起重机电气控制系统
桥式起重机电气控制系统
1-驾驶室
2-辅助滑线架
3-交流磁力控制盘
4-电阻箱
5-起重小车
6-大车拖动电动机
7-端梁
8-主滑线
9-主梁
桥式起重机示意图
桥式起重机电气控制系统
起重机种类：
9
8
6
5
4 3
2
1
7
门式、塔式、桥式、汽车吊（小型）、吊葫芦（小型）。
广泛应用于车间、仓库内部、码头、车站、建筑工地、港口等场所。
桥式起重机组成：
桥架、大车及小车移行机构、
提升机构（主钩、副钩）等。
桥式起重机主要技术参数：
起吊重量、跨度、提升速度、提升高度等。
电力拖动要求：
重载起动；电气调速；断电抱闸制动；设置预备级（张紧钢丝）；
保护：零压、过载、短路、限位等安全措施。
控制方式：中小型凸轮控制器、变频调速；
大中型①主钩主令控制器+磁力控制屏，其余凸轮控制器
②变频调速。
10t桥式起重机典型电路
幻灯片5
10t桥式起重机典型电路
控制方式：
小型桥式起重机的主钩、大车、小车均采用绕线式三相交流异步机电动机和凸轮控制器（KT14、KT15）控制。
制动方法：
桥式起重机采用电力液压驱动方式机械抱闸制动器，电磁铁YB线圈断电时，抱闸制动。
10t桥式起重机典型电路
主电路介绍：
Q1~Q3为凸轮控制器
YB为断电抱闸制动装置电磁铁线圈
KM用于电路保护
合上QF →凸轮控制器Q1~Q3均在零位时，按动启动按钮→ KM线圈通电、触点闭合;
通过操作Q1~Q3可分别驱动电动机M1~M4工作，实现大、小车的移动和吊钩的提升/下降。
卷扬机主电路
卷扬机为位能性负载。采用绕线式异步电动机转子串五级不对称电阻，以满足起动和调速的基本要求。
凸轮控制器Q1有零位，左、右各五档工作位置；12对触头。
触头Q10~Q13用于正反转控制。
卷扬机主电路
触点Q14~Q18
用于短接转子电阻。
手柄的1~5档操作工位，转子电阻从大到小切除。
触点Q19、Q1A用于限位保护.
触点Q1B用于零位起动（多条件启动控制）。
1、主钩提升运动：
①预备级：
Q1在向上位置1→触点1、3闭合→提升电机M1正转（触点4~8均不闭合）→电动机转子全电阻，工作在机械特性1。
用于绷紧钢丝绳的预备级或提升空钩和轻载。以及在倒拉反接制动状态下，低速下放位能负载。
1、主钩提升运动：
②重物提升
Q1转至向上位置2、3、4、5时，转子电阻依次减小，提升速度依次提高。（负载转矩加大）
幻灯片11
1、主钩提升运动：
③低速提升重物的方法
点动断续操作，将操作手柄往返于提升与零位之间，电动机工作在正向启动与抱闸制动的交替工作状态，可低速断续提升负载。
幻灯片12
2、重物(含空钧)下放的方法
①空钩下放
（摩擦性恒转矩负载）：
Q1置于向下位置，Q1触点Q10、Q12闭合，M1接入反相序电源反转，Q1在下降位置1~5。
电动机工作在第三象限的机械特性，Q1 从向下1 ~ 5挡调节时，空钩下降速度依次提高。幻灯片13
2、重物(含空钧)下放的方法
②高速下放重物
（位能性负载）：
将Q1手柄经1~4工位，迅速板至下降位置5，电动机转子不串电阻的回馈状态，转速略高于同步转速运行。
Q1由下降位置1 ~ 5移动时，重物下放速度依次降低。
操作注意：速度过高时，注意操作安全
2、重物(含空钧)下放的方法
③低速下放重物
倒拉制动：
Q1手柄在上升位置1，由工件拖动电动机反转，在倒拉制动状态下低、匀速下放重物。
断续点动：
Q1在下降1~5与0位之间往返操作，电动机在下放与抱闸运动之间点动继续工作，重物低速下放。
3、大、小车驱动
小车：
控制线路与提升机构相同，但小车电机的负载为摩擦性恒转矩负载，工作在机械特性的1、3象限。
幻灯片16
3、大、小车驱动
小车：
控制线路与提升机构相同，但小车电机的负载为摩擦性恒转矩负载，工作在机械特性的1、3象限。
3、大、小车驱动
大车控制线路与小车相类似，同为摩擦性恒转矩负载。
但大车两侧轮子分别用两组电动机驱动（跨距过大），要求同步转动。
所以，凸轮控制器Q3增加了1组转子电阻切除触点，可同时控制两台电动机同步工作（电轴）。
4、保护电路
4、保护电路
L22：主电路中，主电源经QF、KM，其中一相过KA2接至电动机V相端子，另两相经KA和Q接至各电动机的U、W端子，可以近似认为导线L22与L2等电位，但实际接线的位置不同。
起重机控制与保护电路中，SB2为急停，SQM、SQA1、SQA2为门开关，Q1~Q3为凸轮控制器的多条件启动触点，SQ1~SQ6为限位开关。
4、保护电路
按动起动按钮SB1→KM通电自锁（Q1~Q3在零位），在允许行程范围内，可操作Q1~Q3驱动相应装置动作（提升运动、大、小车位移）。
分析举例：
大车左行时，将Q3移至大车右行位置，Q39触点闭合（Q3A分断）KM经Q39和SQ1的串联支路自锁。
在左、右极限保护范围内，KM的自锁状态可始终保持，若过极限（故障）→压动SQ1→KM的线圈断电→桥式起重机电路断电。其他分析从略。
5、桥式控制的发展方向
变频调速+PLC控制
起重机电气控制设计说明书 专业 题目桥式起重机电气控制设计 姓名 班级 指导教师
1.题目:起重量/跨度桥式起重机电器控制设计 2.设计内容 通过对桥式起重机的学习，按实际要求对起重机各机构电气控制进行设计，培养学生用所学理论知识解决实际问题的能力。 3.设计要求 1）设计计算说明书1份 2）桥式起重机总电路原理图1张，各机构控制图在说明书上体现. 课程设计题目及原始数据： 说明： 1.大车运行机构的工作级别与起升机构相同，选M5，小车运行机构的工作级别为M5； 2.表中所列速度要求，在计算后所得的实际数值可允许有15%的偏差.
8T桥式起重机电气控制设计 摘要 桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易粱桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。本文重点研究起重机的控制，通过使用串电阻的调速方法已实现对电机的控制，从而控制起重机。 关键词：起重小车;电动机；串电阻调速
目录 1．起重机控制系统方案选择…………………………………………2．电机容量选择及调速电阻器计算………………………………… 2.1电机容量选择…………………………………………………… 2.1.1提升机构电机容量选择…………………………………… 2.1.2大车行走机构电机容量选择……………………………… 2.1.3 小车行走机构电机容量选择…………………………… 2.2调速电阻器计算………………………………………………… 2.2.1起升机构调速电阻计算………………………………… 2.2.2大车行走机构调速电阻器计算…………………………… 2.2.3小车行走机构调速电阻器计算……………………………3．起升机构控制系统……………………………………………………… 3.1控制系统组成………………………………………………………3.2起升机构控制电路图…………………………………………… 3.3起升机构的工作原理…………………………………………… 3.4系统的保护………………………………………………… 4. 大车运行机构控制系统设计……………………………………… 4.1控制系统组成………………………………………………… 4.2大车机构控制电路图………………………………………………5．小车运行机构控制系统设计…………………………………… 5.1控制系统组成…………………………………………………… 5.2小车机构控制电路图……………………………………………… 主钩以外的其他机构机构的工作原理图………………………… 结论……………………………………………………………………… 参考文献………………………………………………………………
桥式起重机的PLC控制-(1)
桥式起重机作为物料搬运系统中一种典型设备，在企业生产活动中应用广泛。传统的桥式起重控制系统主要采用继电器接触器进行控制，采用交流绕线串电阻的方法进行启动和调速，这种控制系统存在可靠性差，操作复杂，故障率高，电能浪费大，效率低等缺点。因此对桥式起重机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内外相关行业专家学者的一个研究课题。 本文针对桥式起重机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器应用于桥式起重机控制系统上，并进行了较深入的研究。 1.根据桥式起重机的运行特点，桥式起重机控制系统采用变频调速系统，该系统主要由主令控制器、PLC控制系统、变频调速系统等组成。 2.PLC系统采用德国西门子公司产品，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度换档；吊钩的升、降方向及速度换档，同时能检测各个电机故障现象并显示，减小了传统继电器——接触器控制系统的中间环节。减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。 本设计控制系统采用桥式起重机变频调速技术具有节能、减少机械磨损，启动性能好等诸多优点。 关键词：主令控制器；可编程序控制器；桥式起重机
引言 (5) 1 桥式起重机的概述 (6) 1.1 桥式起重机的简介 (6) 1.2 桥式起重机的各机构及其作用 (7) 1.3 桥式起重机的发展现状 (7) 2 桥式起重机控制系统的设计方案 (9) 2.1 工艺要求 (9) 2.1.1 桥式起重机的主要技术参数 (9) 2.1.2 提升机构与移动机构对电气控制的要求 (9) 2.2 方案论证 (10) 2.2.1 起重机数字化控制系统的方案简述 (10) 2.2.2 主电路方案选择 (10) 2.2.3 变频调速工作原理及变频器控制方式 (12) 2.2.4 控制电路方案选择（PLC控制和继电器控制的比较） 17 3 系统设备的选用 (20) 3.1 电机的选择 (20) 3.2 变频器的选择 (22) 3.2.1 通用变频器的标准规格 (22) 3.2.2 通用变频器类型的选择 (23) 3.2.3 变频器的选型 (26) 3.3 PLC的选择 (27) 3.3.1 PLC的组成 (27) 3.3.2 PLC的工作原理 (28) 3.3.3 PLC的硬件和软件 (28) 3.3.4 PLC型号的选用 (30) 3.4 变频器的外部设备及其选择 (32)
论桥式起重机的电气安装与调试 在电厂的建设工程中，桥式起重机是一种广泛应用的起重机械设备。其使用频繁、工作量大、震动大，因此故障率较高，给施工带来诸多不利影响。桥式起重机的电气安装与调试过程中，科学合理的施工方法是保证安装质量的关键。桥式起重机电气设备的安装和电线的敷设，应严格按所附的电气原理图、配线图、电气设备总图以及相应的规范进行。 1.安装前的准备工作 桥式起重机电气安装前，应详细地熟悉相关电气图与技术条件，了解各元件的相互作用和操纵原理，以求能迅速地处理安装及试车中所发生的问题。安装前应清理和检查全部电气设备和元件。所有的电气设备和元件应无缺陷，运转应灵活，不允许有卡住和松动等现象。电气设备和元件的型号、规格、触头的闭合次序等必须符合图纸。 1.1.电动机 首先作一般性外观检查，转动联轴器观察转子是否转动灵活，并用兆欧表测定其绝缘电阻。定子大于1.5兆欧，转子大于0.8兆欧即可使用，否则应予烘干。烘干的方法可装入烘箱，也可通入低压短路电
流。 1.2.电磁铁 安装时需检查其活动部分是否松动，偏斜或卡住现象，并应清除其活动部分和磁铁接触面的铁锈及其它污物。磁铁工作时其接触面间不应有空隙，如有则必须进行调整，清除空隙。 1.3.联动操纵台或控制器 各触头的结合面应为线接触，压力依触头大小约10～17牛顿，由压紧弹簧的螺母来调整。各接线螺钉应旋紧，接触应良好。操作手柄应灵活，挡位应明显。 1.4.电阻器 电阻器的接线必须按提供的资料正确联接。如果发现电动机也力不足，控制手柄在规定位置不能起吊额定负载或开动大小车。首先应检查电阻器的接线是否有错。对于双电动机驱动的机构，所配用的电阻器应作适当的选择调整。电阻值较大的电阻器，就用于距操纵室较近的电动机，或用于滑差允差为“－”的电动机。
双梁起重机培训材料 操作者必须严格遵守安全技术操作规程，并对自己所操纵的起重 机做到全面了解其性能、结构、工作原理,并熟练掌握其操作方法和技巧。要严格按照交接班程序对设备进行检查、保养和记录，发现问题要及时反馈维修部门通知维修。 空操双梁起重机操作司机应具备以下要求：1．操作者必须身体健康，年满18 周岁，视力（包括矫正视力）在 1.0 以上，无色盲症，听力能满足具体工作条件的要求。 2．操作者应能熟悉安全操作规程和掌握有关安全注意事项。 3．操作者应熟悉空操双梁起重机的基本结构和性能。 4．操作者应熟悉双梁起重机安全装置的作用，掌握相应的吊装作业知识。 5. 司机须持有特殊工种操作证，严禁非驾驶人员操作。 6. 所有司机须参加设备办特种作业考试培训，经设备办考核备案并通过的方可独立操作。 第一部分：双梁桥式起重机基本知识 .组成：桥式起重机一般由机械、电气和金属结构三大部分组成。桥式起重机外形象一个两端支承在平行的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。 机械部分：分为三个机构即起升机构、小车运行机构和大车运行机1、 构。起升机构是用来垂直升降物品，小车运行机构是用来带着
载荷作横向移动；大车运行机构用来将起重小车和物品作纵向移动， 以达到三维空间里做搬运和装卸货物用。 2、金属结构部分：由桥架和小车架组成。 3、电气部分：由电气设备和电气线路组成 二.主要技术性能参数： 起重量、起升高度、下放深度、跨度、机构工作速度、工作 级别、及起重机总重或轮压。 1、起重量：起重机正常工作时允许最大起吊重量。 2、起升高度：吊具的上极限位置与下极限位置之间的距离。 3、跨度：起重机两端车轮垂直中心线间的距离 4、机构工作速度（第 5 档速度） 1）起升速度：是指起升机构电动机在额定转速时，取物装置满载起升的速度。 2）大车运行速度：是指大车运行机构电动机在额定转速时，起重机的运行速度。 3）小车运行速度：是指小车运行机构电动机在额定转速时，起重小车的运行速度。 5、工作级别：表示起重机起吊载荷的满载程度和起吊工作次数多少的繁忙程度的整机工作状况指标，起重机的工作级别分为A1-A8 共8 个级别，轻级（A1-A3 ）、中级（A4、A5 ）、重级（A 6、A7）特重级 A8）。 6、轮压：桥架自重和小车处在极限位置时小车自重和额定起重量作 用在大车车轮上的最大垂直压力。 三构造：1、桥架：由两根主梁和两根端梁及走台和护栏等零部件组成的。其结构形式有两种：箱形的和桁架的。 2、大车运行机构：由电动机、制动器、减速器、联轴器、传动轴、角型轴承箱、车轮等零部件组成。
起重机的电气控制系统 起重机钢结构负责载荷支承；起重机机构负责动作运转；起重机机构动作的起动、运转、换向和停止等均由电气或液压控制系统来完成，为了起重机运转动作能平稳、准确、安全可靠是离不开电气有效的传动、控制与保护。 1.起重机电气传动 起重机对电气传动的要求有：调速、平稳或快速起制动、纠偏、保持同步、机构间的动作协调、吊重止摆等。其中调速常作为重要要求。 一般起重机的调速性能是较差的，当需要准确停车时，司机只能采取“点车”的操纵方法，如果“点车”次数很多，不但增加了司机的劳动强度，而且由于电器接电次数和电动机起动次数增加，而使电器、电动机工作年限大为缩短，事故增多，维修量增大。 有的起重机对准确停车要求较高，必须实行调速才能满足停准要求。有的起重机要采用程序控制、数控、遥控等，这些技术的应用，往往必须在实现了调速要求后，才有可能。 由于起重机调速绝大多数需在运行过程中进行，而且变化次数较多，故机械变速一般不太 合适，大多数需采用电气调速。电气调速分为二大类：直流调速和交流调速。 直流调速有以下三种方案：固定电压供电的直流串激电动机，改变外串电阻和接法的直流调速；可控电压供电的直流发电机———电动机的直流调速；可控电压供电的晶闸管供电———直流电动机系统的直流调速。直流调速具有过载能力大、调速比大、起制动性能好、适合频繁的起制动、事故率低等优点。缺点是系统结构复杂、价格昂贵、需要直流电源等。 交流调速分为三大类：变频、变极、变转差率。 调频调速技术目前已大量地应用到起重机的无级调速作业当中，电子变压变频调速系统的主体———变频器已有系列产品供货。 变极调速目前主要应用在葫芦式起重机的鼠笼型双绕组变极电动机上，采用改变电机极对数来实现调速。 变转差率调速方式较多，如改变绕线异步电动机外串电阻法、转子晶闸管脉冲调速法等。除了上述调速以外还有双电机调速、液力推动器调速、动力制动调速、转子脉冲调速、蜗流制动器调速、定子调压调速等等。 2.起重机的自动控制 可编程序控制器———程序控制装置一般由电子数字控制系统组成，其程序自动控制功能主要由可编程序控制器来实现。 自动定位装置———起重机的自动定位一般是根据被控对象的使用环境、精度要求来确定装置的结构形式。自动定位装置通常使用各种检测元件与继电接触器或可编程序控制器，相互配合达到自动定位的目的。 大车运行机构的纠偏和电气同步———纠偏分为人为纠偏和自动纠偏。人为纠偏是当偏斜超过一定值后，偏斜信号发生器发出信号，司机断开超前支腿侧的电机，接通滞后支腿侧的电机进行调整。自动纠偏是当偏斜超过一定值时，纠偏指令发生器发出指令，系统进行自动纠偏。电气同步是在交流传动中，常采用带有均衡电机的电轴系统，实现电气同步。 地面操纵、有线与无线遥控———地面操纵多为葫芦式起重机采用，其关键部件是手动按钮开关，即通常所称的手电门。有线遥控是通过专用的电缆或动力线作为载波体，对信号用调制解调传输方式，达到只用少通道即可实现控制的方法。无线遥控是利用当代电子技术，将信息以电波或光波为通道形式传输达到控制的目的。 起重电磁铁及其控制———起重电磁铁的电路，主要是提供电磁铁的直流电源及完成控制（吸料、放料）要求。其工作方式分为：定电压控制方式和可调电压控制方式。 3.起重机的电源引入装置 起重机的电源引入装置分为三类：硬滑线供电、软电缆供电和滑环集电器。 硬滑线电源引入装置有裸角钢平面集电器、圆钢（或铜）滑轮集电器和内藏式滑触线集电 器进行电源引入。 软电缆供电的电源引入装置是采用带有绝缘护套的多芯软电线制成的，软电缆有圆电缆和扁电缆二种形式，它们通过吊挂的供电跑车进行引入电源。 4.起重机的电气设备与电气回路
f21 基于PLC控制的桥式起重机电气设计(图文) 桥式起重机是生产企业广泛应用的生产工具之一。传统的电气控制系统接线复杂。介绍一种采用SIMENSS7-200型PLC控制的起重机电控系统。智能化程度较高。 关键词：PLC，起重机，控制系统，HMI，智能化 1.引言 桥式起重机是生产企业广泛应用的生产工具之一，传统的电气控制系统接线复杂，故障率高，难以维护。本文结合生产实际的，介绍一种采用SIMENS S7-200型PLC控制的起重机电控系统，其控制线路简单，安全可靠，智能化程度较高，能够有效地提高生产效率。 2 总体设计方案 一个完整的基于PLC控制的桥式起重机电气系统，主要由六大模块组成[1]，分别为：1）配电保护模块2）主起升机构模块3）副起升机构模块4）大车运行机构模块5）小车运行机构模块6）PLC 控制模块。通过联动台上的主令控制器、按钮等手动控制装置，把信号传递给PLC的输入模块，CPU内的程序对这些信号进行处理，再由输出模块输出控制信号控制中间继电器、指示灯、报警器、显示装置等。中间继电器带动大的接触器，进一步控制起重机各机构电机的启动、停止及运行。免费论文。各种保护信号如限位开关、过流继电器、门开关、超载限制器等也将信号反馈到PLC的输入模块，起到安全保护的作用。免费论文。系统总图见图1。 2.1 控制系统安全保护 （1）安全门开关联锁保护：在门开关没关的情况下，总接触器不能吸合，在总接触器吸合的情况下，打开门开关，总接触器断开。 （2）超载保护：当起重量达到额定起重量的95%时，开始报警，达到额定起重量的105%，报警并输出停止信号，此时，起升机构只能下降，不能上升。 （3）断相、相序保护：通过断相相序保护器来实现。 （4）各机构限位保护：包括主副起升、下降限位；大车左行、右行限位；小车前行、后行限位，到达限位时，切断对应方向电源，此时，该机构只能向相反方面运行。 （5）设置急停开关，在出现紧急事故的情况下，切断总电源。急停开关一般为红色蘑菇头非自复位型。 （6）设置零位保护，各机构控制器只有在零位的情况下，总接触器才能吸合，防止在停电后，主令没回零的情况，各机构自行运行，带来危险。 （7）设置热继电器，当电机通过的电流超过 电动机的额定电流，电机温度过热时，其相应的热继电器工作，断开主回路，起到保护电机的作用。 （8）设置电铃或报警装置，在出现故障时，可进行报警。在起重机动作之前应该报警，必须在响铃后方可操作大车运行机构。 2.2输入输出信号设计 通过用户对桥机控制档位及安全的要求，需要以下控制信号： 主副钩起升、下降信号、2档、3档、4档，小车和大车的前、后、左、右方向信号及2档、3档、4档；主副起升限位、大小车限位；热继电器信号、超载信号、变频器故障信号；安全门开关，启动、停止、急停、照明、电铃、变频器复位信号；初步确定所有的手动输入信号和反馈信号总共48个，对应的输出有31个。 3 PLC的内部逻辑运算原理与梯形图的绘制 3.1 PLC的扫描执行原理
桥式起重机控制系统 台湾国家科技大学，汽车工程专业，郑芳华和杨枯昂设计 摘要：基于定位精度高，小摆角，运输时间短，高安全的要求，设计一桥式起重机控制系统。由于吊车系统符合负载晃动动力学，这是非常难以操纵的方式，因此，本文提出了一种非线性控制的自适应机制，即龙门起重机位置跟踪系统来控制摇摆角的稳定，以确保整体闭环系统的稳定性。通过所设计的控制器，将驱动位置误差减小为零，而摆角迅速衰减使挥杆稳定。整个系统的稳定性证明是根据Lyapunov的稳定性理论，并通过计算机模拟证明了所用控制器的可行性。 ⑥2006年埃尔塞维尔有限公司保留所有权利。 关键词：非线性自适应控制最小相位; Lyapunov稳定性;运动控制 1．简介 由于成本低，易组装和维修少等原因，许多工业应用的吊车系统已被广泛的用于材料运输。所以设计一个满足定位精度高，小摆角，运输时间短，高安全的桥式起重机控制系统成为了控制技术领域的一个有趣的问题。吊车运动是相对欠驱动的摇摆运动，是一种非常难以操作自动方式。一般来说，人的司机往往通过自动防摇系统的协助下，并参与了桥式起重机系统的运作，由此产生的性能和安全等方面的不足，很大程度上取决于他们的经验和能力。基于这个原因，激发了许多人对桥式起重机自动控制系统设计的兴趣。众所周知，缺乏实际控制输入会导致严重的非线性运动和摇摆运动，同时带来了大幅摇摆振荡，尤其是在起重和到达的阶段。这些不良现象也使传统的控制方式不能达到目标，因此，架空吊车系统属于不完整的控制系统类别，只允许数量有限的输入量来控制多个输出。在这种情况下，无法控制的振荡，可能会导致严重的稳定性和安全性的缺乏，并强烈制约着运作效率。此外，起重机系统可能会遇到不同加载条件下参数变化范围的影响。因此，一个强大的和微妙的控制器，它能够减少这些不利的摇摆和不确定性，不仅提高了效率和安全性，也使该系统更适用于其他工程范围。 在文献[1]中提出的非线性控制器是通过Lyapunov的方法和滑动面控制技术改进后的方案，可以实现车位置控制。然而，没有考虑到摆角的动态稳定性。在文献[2]中提出的是利用比例微分（PD）控制器设计的渐近调节系统，可控制桥式起重机在自然阻尼振荡时的位置。在文献[3]中提出的一种模糊逻辑的滑模控制控制系统，是桥式吊车系统的发展方向。在文献[4]中，利用了非线性耦合控制法来稳定摆角，并使用拉萨尔不变性定理来完成三自由度桥式吊车系统的动作。但是，系统参数必须是预先知道的。在文献[5]中，伯格等人通过调节变量变换的方法设计的起重机系统。在文献[6]中，作者使用了一个自适应反馈线性化方法来使系统稳定。在文献[7]中提出的是一个利用机械系统的被动属性用来
275T/50桥式起重机电气控制设计 摘要 桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易粱桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。本文重点研究起重机的控制，通过使用串电阻的调速方法已实现对电机的控制，从而控制起重机。 关键词：起重小车;电动机；串电阻调速
275T/50 bridge crane electrical control design ABSTRACT Bridge crane is a bridge in an elevated running track as a bridge-type crane, also known as Crane。Bridge crane installed in the bridge along the track on both sides of the elevated vertical run，Lifting trolley along the bridge on the laying of the track in the horizontal run, which constitute the scope of work of a rectangle, you can take full advantage of the space bridge was being lifted the following materials, the hindered from ground equipment.Bridge crane widely used in indoor and outdoor warehouses, factories, docks and outdoor storage yard, etc.Bridge crane bridge crane can be divided into ordinary, simple beam bridge crane and metallurgical three special bridge crane.Lifting bodies, including the motor, brake, reducer, drum and pulle y blocks。Car lifting and lifting by the agencies, institutions and small car running frame is composed of three parts.Lifting bodies, including the motor, brake, reducer, drum and pulley blocks. Motor through reducer, driven rotating drum so that the wire rope around the drum or from the reel down to take-off and landing weights.This article focuses on the crane's control, through the use of series resistance to achieve the speed control method of motor control to control a crane. Keywords: lifting trolley; motor; governor resistor string
20/5t桥式主要部分电气工作原理 20/5t 桥式起重机经常移动的。因此要采用移动的电源线供电，一般采用软电缆供电，软电缆可随大、小车的滑触线通过生产车间中常用的20／5t桥式起重机，它是一种用来吊起或放下重物并使重物在短距离内水平移动的起重设备，俗称吊车、行车或天车。起重设备按结构分，有桥式、塔式、门式、旋转式和缆索式等多种，不同结构的起重设备分别应用于不同的场合。生产车间内使用的是桥式起重机，常见的有5t、10t单钩和15／3t、20／5t双钩等。下面以20／5t双钩桥式起重机为例分析一下20/5t桥式起重机控制线路。20/5t桥式起重机主要由主钩（20t）、副钩（5t）、大车和小车等四部分组成。如图10-17所示是20/5t桥式起重机的外形结构图。 1-驾驶室2-辅助滑线架3-交流磁力控制器4-电阻箱 5-起重小车6-大车拖动电动7-端梁8-主滑线9-主梁 图10-17 桥式起重机外形结构图 20/5t桥式起重机由五台电动机组成，其主要运动形式分析如下：大车的轨道设在沿车间两侧的柱子上，大车可在轨道上沿车间纵向移动；大车上有小轨道，供小车横向移动；主钩和副钩都安装在小车上。交流起重机的电源为380V。由于起重机工作时是电刷引入起重机驾驶室内的保护控制盘上，三根主滑触线是沿着平行于大车轨道方向敷设在车间厂房的一侧。提升机构、小车上的电动机和交流电磁制动器的电源是由架设在大车上的辅助滑触线（俗称拖令线）来供给的；转子电阻也是通过辅助滑触线与电动机连接的。滑触线通常用圆钢、角钢、V形钢或工字钢轨制成。 10.6.1 20/5t桥式起重机的工作原理 1.主电路分析 桥式起重机的工作原理如图10-18所示。大车由两台规格相同的电动机M1和M2拖动，用一台凸轮控制器Q1控制，电动机的定子绕组并联在同一电源上；YA1和YA2为交流电磁制动器，行程开关SQ R和SQ L作为大车前后两个方向的终端保护。小车移动机构由一台电动机M3拖动，用一台凸轮控制器Q2控制，YA3为交流电磁制动器，行程开关SQ BW和SQ FW作为小车前、后两个方向的终端保护。副钩提升由电动机M4拖动，由凸轮控制器Q3来控制，YA4为交流电磁制动器，SQ U1为副钩提升的限位开关。主钩提升由电动机M5拖动，由主令控制器SA和一台磁力控制屏控制，YA5、YA6为交流电磁制动器，提升限位开关为SQ U2，下降限位开关SQ U3。 总电源由电源隔离开关QS1控制，整个起重机电路和各控制电路均用熔断器作为短路保护，起重机的导轨应当可靠地接零。在起重机上，每台电动机均由各自的过电流断电器在作为分路过载保护。过电流继电器是双线圈式的，其中任一线圈的电流超过允许值时，都能使继电器动作，分断常闭触头，切断电动机
PLC控制变频器在桥式起重机中的应用 传统桥式起重机的电力拖动系统采用交流绕线转子异步电动机转子串电阻的方法进行起动和调速，继电―接触器控制，这种控制系统的主要缺点有： 1.1 桥式起重机工作环境恶劣，工作任务重，电动机以及所串电阻烧损和断裂故障时有发生。 1.2 继电―接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高。 1.3 转子串电阻调速，机械特性软，负载变化时转速也变化，调速不理想。所串电阻长期发热，电能浪费大，效率低。要从根本上解决这些问题，只有彻底改变传统的控制方式。 随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展，电气传动和自动控制领域也日新月异。其中，具有代表性的交流变频装置和可编程控制器获得了广泛的应用，为PLC控制的变频调速技术在桥式起重机拖动系统中的应用提供了有利条件。 2、系统硬件构成 PLC控制的桥式起重机变频调速系统框图如图1所示 桥式起重机大车、小车、主钩，副钩电动机都需独立运行，大车为两台电动机同时拖动，所以整个系统有5台电动机，4台变频器传动，并由4台PLC分别加以控制。 2.1 可编程控制器：完成系统逻辑控制部分 控制电动机的正、反转、调速等控制信号进入PLC，PLC经处理后，向变频器发出起停、调速等信号，使电动机工作，是系统的核心。 2.2 变频器：为电动机提供可变频率的电源，实现电动机的调速。 2.3 制动电阻：起重机放下重物时，由于重力加速度的原因电动机将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到变频器直流电路中，使直流电压不断上升，甚至达到危险的地步。因此，必须将再生到直流电路里的能量消耗掉，使直流电压保持在允许范围内。制动电阻就是用来消耗这部分能量的。 桥式起重机大车、小车、副钩、主钩电动机工作由各自的PLC控制，大车、小车、副钩、主钩电动机都运行在电动状态，控制过程基本相似，变频器与 PLC之间控制关系在硬件组成以及软件的实现基本相同，而主钩电动机运行状态处于电动、倒拉反接或再生制动状态，变频器与PLC之间控制关系在硬件组成以及软件的实现稍有区别。控制小车电动机的变频器与PLC控制原理图如图2所示。
第七节起重机的电气控制 起重机是专门用来起吊和短距离搬移重物的一种生产机械，通常也称为吊车、行车或天车。按其结构及运动形式的不同，可分为桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、旋转起重机及缆索起重机等。其中以桥式起重机的应用最为广泛并具有一定的代表性。 一、桥式起重机的主要结构及运动形式 桥式起重机由桥架（双称大车），装有提升机构的小车、大车运行机构及操纵室等几部分组成。 1-驾驶室 2-辅助滑线架 3-交流磁力控制盘 4-电阻箱 5-起重小车 6-大车拖动电动机 7-端梁 8-主滑线 9-主梁桥架是桥式起重机的基本构件，它由主梁、端梁、走台等几部分组成。主梁跨架在车间上空，其两端联有端梁，主梁外侧装有走台并设有安全栏杆。桥架的一头装有大车移行机构、电气箱、起吊机构和小车运行轨道以及辅助滑线架。桥架一头装有驾驶室，另一头装有引入电源的主滑线。 大车移行机构是由驱动电动机、制动器、传动轴、减速器和车轮等几部分组成。其驱动方式有集中低速驱动、集中高速驱动和分别驱动方式三种： 集中低速驱动是由一台电动机通过减速器同时带动两个主动轮，使传动轴的转速低于电动机轴的转速，与车轮的转速相同，一般是50～100r/min。 集中高速驱动是由电动机通过制动轮直接与联轴节、传动轴联接，再通过减速器与车轮联接。这样，运行机构的传动轴的转速与电动机的转速相同，一般是700～1500r/min。 分别驱动是由两套独立的无机械联系的运行机构组成。每套运行机构由电动机通过制动轮、联轴节、减速器与大车车轮联接，省去了中间传动轴。但分别驱动的运行机构是用两台同样型号的电动机，用同一控制器控制。 分别驱动与集中驱动相比，自重较轻，安装和维护方便，实践证明使用效果良好。目前我国生产的桥式起重机大部分采用分别驱动方式。 小车运行机构由小车架、小车移行机构和提升机构组成。小车架由钢板焊成，其上装
前言 桥式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位，经过几十年的发展，我国桥式起重机制造厂和使用部门在设计、制造工艺、设备使用维修、管理方面，不断积累经验，不断改造，推动了桥式起重机的技术进步。但在实际使用中，传统桥式起重机的控制系统所采用交流绕线转子串电阻的方法进行启动和调速，继电—接触器控制，在工作环境差，工作任务重时，电动机以及所串连电阻烧损和断裂故障时有发生；继电—接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高；转子串电阻调速，机械特性软，负载变化时转速也变化，调速不理想。所串连电阻长期发热，电能浪费大，效率低。要从根本上解决这些问题，只有彻底改变传统的控制方式。 近年来，随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展，同时也带动电气传动和自动控制领域的发展。其中，具有代表性的交流变频调速装置和可编程控制器获得了广泛的应用，为PLC控制的变频调速技术在桥式起重机系统提供了有利条件。变频技术的运用使得起重机的整体特性得到较大提高，可以解决传统桥式起重机控制系统存在诸多的问题，变频调速以其可靠性好，高品质的调速性能、节能效益显著的特性在起重运输机械行业中具有广泛的发展前景。 本次设计采用PLC和变频器技术，以PLC控制变频器，即以程序控制取代继电—接触器控制，控制变频器实现变频调速，设计出PLC控制的桥式起重机的变频调速系统，进而实现了起重机的半自动化控制。此系统特别适用于桥式起重机在恶劣条件下的工作情况，对改善桥式起重机的调速性能，提高工作效率和功率因数，减小起制动冲击以及增加起重机使用的安全可靠性是非常有益的。
1 绪论 1.1 桥式起重机电气传动技术的国外发展概况 电气调速控制的方法很多，对直流驱动来讲60年代采用发电机—电机系统。从控制电阻分级控制，到交磁放大控制，到可控硅SCR激磁控制，到主回路可控硅即晶闸管整流供电系统。随着电子技术的飞速发展，集成模块出现，计算机、微处理器应用，因此控制从分立组成模拟量控制发展至今天的数字量控制。 从交流驱动来讲：常规的常采用绕线式电动机转子串电阻调速，为满足重物下放时的低速，一般依靠能耗制动、反接制动，后来还采用涡流制动，还有靠转子反馈控制制动、反接制动、单相制动器抱闸松劲的所谓软制动，随着电子技术的发展，国外开发研制变频调速，PLC 可编程序控制器的应用控制系统的性能更加完美。目前国外几种常用调速系统配置及其性能： l) DC-300直流驱动调速系统：GE公司DC-300，DC-2000是微处理器数字量控制的直流驱动调速系统，其控制功率从300HP到4000HP，并采用PLC对整机驱动系统实施故障诊断、检测、报警及控制。 该驱动系统实施主回路SCR整流，其控制是给定模拟量通过数模转换成数字量，通过速度环、电流环到SCR移现触发的逻辑无环流的调速系统。可用测速反馈或电压反馈，对磁场弱磁，以实施恒功率控制。
1 引言（或绪论） 1．1 课题简介 本次毕业设计课题为“20/5t桥式起重机电气控制系统设计”。其主要任务是将接触-继电器控制的传统桥式起重机利用PLC进行改造。用到的实验台是THJPES-2型机床PLC电气控制实训考核装置，所以本次任务的重点是完成模拟实验。本次设计的控制部分主要是西门子S7-200 PLC系统，并结合STEP7软件进行了简单的控制编程。1．2桥式起重机在现代工业中的发展情况 桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化重要的工具和设备。所以桥式起重机在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用。 经过多年的发展，我国桥式起重机的应用不断扩大，随着技术进步，针对实际中桥式起重机的恶劣工作坏境及长时间超负荷作业而导致的事故，为桥式起重机改造提出了新的要求，以便在实际操作更加安全、更加高效。 1．3PLC在工业自动控制中的应用 可编程程序控制器简称PLC，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微机处理器为核心用作数字控制的专用计算机。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电器操作维护人员的技能和习惯，摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式，形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很简单。PLC现已成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通讯联网功能等优异性能，日益取代由大量中间继电器组成的传统继电—接触器控制系统在机械、化工、冶金等行业中的重要作用。PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。微电子技术与计算机技术的结合，使PLC 的功能变得更加强大，通过可编程控制的实现，为PLC 增添了使用上的灵活性。目前PLC 应用范围之广，在工业自动控制中发挥着不可替代的重要作用，钢铁、化工、石油、机械制造、汽车等领域对PLC 的依赖程度也越来越高。控制模式的多样化发展是PLC 进步的成果之一，也是PLC
基于PLC控制桥式起重机变频系统的设计设计
基于PLC控制桥式起重机变频系统的设计 摘要：桥式起重机作为物料搬运系统中一种典型设备，在企业生产活动中应用广泛作用显著，因此对于提高桥式起重机的运行效率，确保运行的安全可靠性，降低物料搬运成本是十分重要。传统的桥式起重控制系统主要采用继电器接触器进行控制，采用交流绕线串电阻的方法进行启动和调速，这种控制系统存在可靠性差，操作复杂，故障率高。电能浪费大，效率低等缺点。 针对桥式起重机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器应用于桥式起重机控制系统上，并进行了较详细的设计。 1.根据桥式起重机的运行特点，桥式起重机控制系统采用PLC控制系统、变频调速系统等
组成。 2.PLC系统采用三菱公司产品，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度;吊钩的升、降方向及速度，同时能检测各个电机故障现象，减小了传统继电—接触式控制系统的中间环节。减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。 3. 实验表明，采用PLC该控制系统，使桥式起重机工作可靠，使用方便，同时具有动态显示的功能，节能效果好明显。 关键词:可编程序控制器；变频调速；桥式起重机；电气控制系统
Frequency of Bridge Crane Based on PLC Control System Design Abstract：The bridge crane carries a kind of typical equipment in the supplies system，so it have extensive function in the activity of Producing enterprise，so it important improve the bridge crane operational efficiency，guarantee the safe reliability to be operated，reduce the cost of the supplies carrying. But the traditional bridge crane control system mainly adopts relay and contactor to control bridge crane，adopt the methods of Wire winding bunch of resistance to start and adjust speed of motor，the control system have many disadvantages，for example: dependability is bad，it is complicated to operate，fault rate is high .the electric energy is wasted greatly，efficiency is low. To the question that exist in the bridge crane control system，the Paper apply Programmable Controller and frequency
桥式起重机自动运行控制系统设计 摘要桥式起重机在重物吊装和搬运过程中，为了使重物能够保持平稳，需要在其运行过程中对起重机起升、行走等机构的运行速度和方向进行随时的调整与改变，而且这种调整与改变随时都会发生，因此变换较为频繁。因此，为提高桥式起重机运行水平，本文在CoDeSys软件PLC开发平台上，设计了桥式起重机运行控制系统，通过对系统的功能分析和模块化设计，实现了自动化运行的过程控制。 关键词桥式起重机；自动运行控制；系统设计 1 导言 在传统的起重机控制系统中，为了实现其驱动电机速度频繁变换功能，通常会采取比较常见的：调整电机极对数实现电机调速的方法，在转子回路中串接定值电阻的方法，通过涡流制动器来改变电机转速的方法等。以上电机速度调节的方法在启动性能、调速性能等方面与交流鼠笼式电机相比，有了一定的改善，但是依然存在一些难以克服的瓶颈问题。基于此，本文探讨了以可编程控制器（PLC）为控制中心、应用变频调速技术实现桥式起重机智能化自动运行控制的方法与途径[1]。 2 自动化运行系统分析 桥式起重机运行系统包括大车行走机构和小车行走机构，大车沿铺设在工作空间上方两侧的轨道（Y方向）行驶，小车在大车上沿与大车运行垂直的方向（X 方向）行驶。大车与小车运行机构相互配合，带动起升装置到达工作平面内的任意位置。 桥式起重机运行系统的控制原理如下：操作者将起重机运行目标位置以及运行指令等信息通过人机接口（HMI）输入PLC，同时，安装于起重机吊钩组上的激光测距传感器组将采集的环境障碍物等信息输入PLC。PLC通过执行开发者设计的程序，将输入信号集成后进行运算处理，结合起重机工作要求和硬件参数，将路径信息转化计算生成大、小车电机的控制信号，从而实现对交流电机的速度控制。 为同时保证产品的自动化水平高、安全性好及工作效率高，PLC控制系统需满足以下功能要求： （1）在运行过程中，需要避开环境中的障碍物，运行轨迹应为多段折线。每段折线的拐点坐标值作为输入量输入PLC中参与运算。 （2）起重机运行路径靠PLC与变频器对大车和小车电机转速的协同控制完成。
摘要 隨著現代控制理論的應用，微處理器和微電子技術的發展，使變頻調速控制系統日趨成熟。而橋式起重機作為物料搬運系統中一種典型設備，在企業生產活動中應用廣泛作用顯著，故對於提高其運行效率，確保運行安全，降低物料搬運成本是十分重要。傳統的橋式起重控制系統主要採用繼電器接觸器進行控制，採用交流繞線串電阻的方法進行啟動和調速，這種控制系統存在可靠性差，故障率高，電能浪費大，效率低等缺點。因此根據橋式起重機的運行特點，將可編程序控制器與變頻器結合應用於橋式起重機控制系統，其中PLC系統則採用SIEMENS公司產品，大大提高了操作精度和穩定度;綜合保護功能完善，便於及時發現、查找、處理故障；並且節約了能源。 關鍵字:可編程序控制器；橋式起重機；變頻調速；變頻器
基於PLC和變頻器的橋式起重機控制系統設計 目錄 摘要.............................................................. I 第一章绪论.. (1) 1.1桥式起重机简介 (1) 1.2 本课题设计的意义、主要内容及基本参数 (1) 第二章矢量控制变频调速 (4) 2.1 变频调速的基本原理 (4) 2.2变频器的基本结构和功能 (6) 2.2.1变频器的主电路 (6) 2.2.2变频器的控制电路构成 (7) 2.3变频调速的控制方式—矢量控制方式 (7) 2.3.1矢量控制的基本思想 (7) 2.3.2矢量变换规律 (8) 2.3.3矢量变换下异步电动机的数学模型 (11) 2.4矢量变换控制方程 (12) 第三章桥式起重机变频控制系统的硬件设计 (13) 3.1总体设计方法 (13) 3.2 PLC技术简介 (15) 3.2.1 PLC概述 (15) 3.2.2 Siemens S7-200结构及工作原理 (15) 3.3部件的选择 (16) 3.3.1电机的选用 (16) 3.3.2变频器的选用 (18) 3.3.3 PLC的选用 (21) 3.3.4常用辅件的选择 (22) 3.4起重机变频调速系统设计 (23) 3.4.1系统控制的要求 (23) 3.4.2控制系统的1/O点及地址分配 (24) 第四章桥式起重机变频调速系统软件设计 (28) 4.1 S7-200PLC网络的通信协议 (28) 4.1.1 S7-200PLC网络的通信协议的种类 (28) 4.1.2本系统通信协议的选择 (28) 4.2 PLC程序设计 (30) 4.2.1 PLC编程软件概述 (30) 4.2.2程序设计 (30) 4.3系统抗干扰措施 (37) 第五章结束语 (38) 致谢 (39) 参考文献 (40)