起重机电气控制系统

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。

港口门座起重机的电气控制系统和电缆布线规范电气控制系统和电缆布线规范是港口门座起重机的重要组成部分，对于起重机的安全运行和正常工作起着至关重要的作用。

本文将详细介绍港口门座起重机电气控制系统和电缆布线规范。

一、电气控制系统港口门座起重机的电气控制系统由电路控制柜、控制按钮和相关传感器等组成。

其主要功能是控制起重机的运行、提升、行走、转动等操作。

为了确保起重机电气控制系统的安全性和可靠性，需要遵守以下规范：1. 控制柜的选择：控制柜应采用防护等级符合现行国家标准的产品，并且具备防尘、防潮、防腐蚀等功能。

控制柜内的元器件应符合国家相关标准，并具有电气安全认证。

2. 控制按钮的布局：控制按钮的布局应符合操作人员的人体工程学要求，便于操作人员操作，并且具备防水、防尘等功能。

各个按钮应设有明显的标识，以便于操作人员正确操作。

3. 控制信号的传输：控制信号的传输应采用可靠性高的信号线缆，并加装屏蔽层，以防止干扰信号的传输。

控制信号的传输距离应符合厂家指定的要求，如果距离较远，可以采用中继设备进行信号的传输。

4. 控制系统的保护：控制系统应具备过载保护、短路保护、漏电保护等功能，以保障起重机的安全运行。

在控制柜内应配备合适的保护装置，一旦出现异常情况能够及时切断电源。

二、电缆布线规范电缆布线是港口门座起重机的关键一环，合理的电缆布线能够保证起重机的电气系统正常运行，并且减少电缆被损坏的可能性。

以下是电缆布线的规范要求：1. 电缆的选择：电缆应选用适用于起重机环境的耐磨、耐油、耐高温、耐寒等特殊环境要求的电缆。

电缆的截面面积应满足起重机额定电流的要求，并且应符合国家相关标准。

2. 电缆的敷设：电缆的敷设应符合设计要求和国家相关标准，避免与机械部件产生摩擦和磨损。

电缆与其他线缆或管线的间隔应符合国家相关标准，以避免相互干扰。

3. 电缆的固定：电缆应采用合适的固定方法，防止电缆的自由移动和摆动。

电缆固定件应牢固可靠，并具备阻燃、防腐蚀等功能。

门座起重机电气系统门座起重机的动力设备就是电动机。

为了满足生产的需要，进行各种动作，必须通过各种不同的电器组合成各种不同的控制线路，对电动机实施控制，使电动机能自动启动、反转、调速和制动。

另外，还需进行如超重、超程、稳性及各种电气安全保护。

一门座起重机的供电门座起重机的供电由以下几部分构成。

(一)馈电1．电缆馈电电缆馈电是最普通的馈电方法，如图5—8所示。

电缆一端接上电源，另一端固定在起重机支腿电缆卷筒上，电缆卷筒中心装有滑环，电流经电缆滑环(位于电缆卷筒中心)引到起重机上。

电缆随起重机移动而收放，一般用活配重来带动电缆卷筒转动。

在卷筒轴上装有绳轮，钢丝绳卷绕在绳轮上，且钢丝绳的一端固定在绳轮上，而另一端绕过固定在支腿上部的滑轮挂住活配重。

当起重机移动距电箱愈来愈远时，由于电缆拉力使电缆卷筒转动，绳轮跟着转动，将钢丝绳绕在绳轮上使活配重提起。

当起重机移向配电箱时，由于活配重的下降，使电缆卷筒反转，将电缆卷回。

用活配重收放电缆，简单可靠。

2．滑触馈电滑触馈电是沿起重机运行路线上敷设光导线或角钢，在运行机构上装有受电器，用滚动或滑动接触，将电流传递至各驱动机构。

滑触馈电在门座起重机上应用较少。

大连港的半门座起重机上采用此方法供电。

3．地沟馈电地沟馈电与滑触馈电属同一类型，所不同的是滑触设备被安置在地沟中，如图5-9所示。

为了安全生产，不妨碍行人和流动机械的运行，用软钢带或铰链钢板将整个地沟盖上，起重机经过时将板铲起，过后盖好。

图5 8电缆馈电示意图1 导轨；2走轮；3配电箱；4电缆插头5 电缆卷筒；6 电缆；7 门腿；8滑轮；9门机底座；10活配重；ll机房(二)中心受电器门座起重机控制室及臂架随旋转机构转动，电流引入起重机后，必须再用滑环受电器将电流接通。

由于它位于门座起重机的旋转中心，又称中心受电器，如图5一l0所示。

它由一组相互绝缘的滑环固定在起重机的转轴上，电刷安装在机架上，借助弹簧的压力与滑环保持紧密的接触。

桥式起重机电气控制线路运行介绍
1.主控制电路：
主控制电路是控制起重机主梁上电动机运行的关键电路。

它通常包括控制主电动机的起动、制动、正反转等功能。

起动电路通过起动接触器将电动机与电源连接，使电动机转动起来。

制动电路通过制动接触器将电动机与电源断开，使电动机停止转动。

正反转电路通过正反转接触器控制电动机正反转运动，实现起重机的前进和后退。

2.限位保护电路：
限位保护电路是用来保护起重机行走机构的电路。

它通常包括起重机左右行走限位、前后行走限位等功能。

当起重机的行走到达限位位置时，限位保护电路会自动切断电动机电源，停止起重机的行走，以保护机械结构的安全。

3.紧急停止电路：
紧急停止电路是在紧急情况下，迅速切断电动机电源，停止起重机运行的电路。

一般情况下，紧急停止按钮会放置在机械操作员容易触及到的位置，如操作台、控制箱等处。

当发生紧急情况时，操作员可以按下紧急停止按钮，即可使起重机立即停止运行，确保操作人员的安全。

4.着陆线控制电路：
着陆线控制电路是用来控制起重机的货物吊取和放下的电路。

它通常包括启动按钮、停止按钮、上升按钮、下降按钮等功能。

通过按下相应的按钮，操作员可以控制货物的运动，完成起重任务。

以上是桥式起重机电气控制线路运行的简要介绍。

桥式起重机的电气控制线路具有复杂性和安全性要求高的特点，要求电路设计合理、可靠，并符合相关的安全标准。

对于操作人员来说，熟悉电气控制线路的原理和工作方式，掌握正确的操作方法，能够保证起重机安全、高效地运行。

桥式抓斗起重机电气控制系统机（简称桥抓）把各种辅材抓到各自的小仓，桥抓中各电动机使用凸轮操作控制接触器及变阻器的方式，问题很多，大大影响了正常生产。

笔者根据变频器、PLC广泛使用所表现出的优良性能，并考察某厂小型桥式起重机改造的方法，对我公司5000t/d生产线生料调配站的16t大型桥式抓斗起重机电气控制系统进行了改造。

关键词：桥式；抓斗起重机；电气；控制系统1原控制方式存在的问题1.1桥抓的结构组成桥抓结构主要由4部分组成：大车及行走机构（15kW2）、小车及行走机构（7.5kW）、抓斗起升机构(90kW)及抓斗开合机构(90kW)。

其中，大车及小车机构属于平移机构，主要带动起升机构及物料进行平移行走，抓斗起升机构主要是拖动物料上下运动，而抓斗开合机构主要作用是抓取及释放物料。

1.2传统电力拖动系统的缺点该桥抓电气拖动系统采用绕线式异步电动机转子回路串接电阻调速方式，是起重机械中最常见的调速方法。

该方法在使用中存在以下问题：1）设备故障率高：因工作环境差，粉尘、腐蚀性气体极易对电动机滑环、碳刷及接触器等造成不良影响，加之电动机启动频繁，电流及机械冲击大，因此日平均故障率可高达数次。

2）控制线路复杂：电动机调速级数越多，需要接入的接触器与变阻器就越多，这使得控制线路十分庞大复杂，故障点多。

3）功率损耗大：转子回路串入电阻后，电动机转差变大，机械特性变软，以热能形式释放的电动机损耗功率增多。

4）机械方面：由于电动机启动频繁，电流及机械冲击大，造成桥抓钢丝绳经常断裂。

主梁及导轨振幅增大，设备人员极其不安全。

5）调速范围窄：由于调速范围小，从而造成速度稳定性差，无法长时间低速下放重物。

1.3实际生产中存在的问题生料调配站中的桥抓在运行过程中负载的变化十分复杂，在拖动过程中对转矩要求高，特别要求调速系统在低速包括零速时应能输出较大转矩（150%额定力矩），动态响应快，能承受四象限力矩的变化。

尤其是抓斗的卷扬和开闭电动机在使用过程中反复承受无数次的倒顺转操作，经常受强电流、大力矩冲击，对电动机和机械部件损伤较为严重，故障率高，严重影响生产。

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。

起重机的电气控制系统 The manuscript was revised on the evening of 2021起重机的电气控制系统一、概述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。

二、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、同步保持、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。

电气调速分为两大类：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。

✧变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。

桥式起重机的电气控制系统和设备随着工业技术的不断发展，越来越多的机器开始出现在生产过程中。

这些机器可以大大提高生产效率，让生产过程更加轻松快捷。

其中，桥式起重机就是一种非常常见且重要的机器，它在货物的搬运和物流方面有着非常重要的作用。

而这些机器的电气控制系统和设备则是桥式起重机能够安全、高效工作的重要保障。

电气控制系统是桥式起重机中最重要的部分之一，它控制着起重机的电机、轮组和其他机械部件的运行。

这个系统一般由电动机、电缆、开关和控制器等元件组成。

当机器开始工作时，电气控制系统会通过电源将电流传递到起重机的各个部件中，控制起重机向前、向后、上升、下降和旋转等动作。

这样，起重机可以根据需要在不同的位置和方向进行操作。

在桥式起重机的电气控制系统中，控制器起着非常关键的作用。

控制器通常是一个具有逻辑和计算功能的设备，可以实现对机器的自动控制。

它会检测起重机的传感器和反馈信号，根据这些信号来调整机器的运行状态。

控制器可以帮助桥式起重机在不同的工作环境下确保安全和高效的运行。

例如，当起重机在安装和拆卸重物时，它根据传感器的反馈信号会调整机器的运行状态，保证工人的安全。

此外，在桥式起重机的电气控制系统中还有许多其他的装置和设备。

例如，电缆杆、变频器和限位器等。

这些设备都可以帮助机器的运行更加平稳和安全。

例如，电缆杆可以把电缆固定在起重机的轮组上，防止电缆被轮子卷起来。

变频器可以使电机的运行更加准确和稳定，避免因为电机转速波动而影响机器性能。

限位器可以帮助机器在起重过程中达到最高或最低的位置，避免产生不必要的风险。

总体来看，桥式起重机的电气控制系统和设备是保证整个起重机能够正常运行和安全操作的重要组成部分。

在日常维护和保养过程中，必须要重视这些设备的检查和维护。

只有这样，才能保证起重机的正常工作，并在生产过程中起到重要的作用。

起重機的電氣控制系統起重機鋼結構負責載荷支承；起重機機構負責動作運轉；起重機機構動作的起動、運轉、換向和停止等均由電氣或液壓控制系統來完成，為了起重機運轉動作能平穩、準確、安全可靠是離不開電氣有效的傳動、控制與保護。

1.起重機電氣傳動起重機對電氣傳動的要求有：調速、平穩或快速起制動、糾偏、保持同步、機構間的動作協調、吊重止擺等。

其中調速常作為重要要求。

一般起重機的調速性能是較差的，當需要準確停車時，司機只能採取“點車”的操縱方法，如果“點車”次數很多，不但增加了司機的勞動強度，而且由於電器接電次數和電動機起動次數增加，而使電器、電動機工作年限大為縮短，事故增多，維修量增大。

有的起重機對準確停車要求較高，必須實行調速才能滿足停准要求。

有的起重機要採用程式控制、數控、遙控等，這些技術的應用，往往必須在實現了調速要求後，才有可能。

由於起重機調速絕大多數需在運行過程中進行，而且變化次數較多，故機械變速一般不太合適，大多數需採用電氣調速。

電氣調速分為二大類：直流調速和交流調速。

直流調速有以下三種方案：固定電壓供電的直流串激電動機，改變外串電阻和接法的直流調速；可控電壓供電的直流發電機———電動機的直流調速；可控電壓供電的晶閘管供電———直流電動機系統的直流調速。

直流調速具有超載能力大、調速比大、起制動性能好、適合頻繁的起制動、事故率低等優點。

缺點是系統結構複雜、價格昂貴、需要直流電源等。

交流調速分為三大類：變頻、變極、變轉差率。

調頻調速技術目前已大量地應用到起重機的無級調速作業當中，電子變壓變頻調速系統的主體———變頻器已有系列產品供貨。

變極調速目前主要應用在葫蘆式起重機的鼠籠型雙繞組變極電動機上，採用改變電機極對數來實現調速。

變轉差率調速方式較多，如改變繞線非同步電動機外串電阻法、轉子晶閘管脈衝調速法等。

除了上述調速以外還有雙電機調速、液力推動器調速、動力制動調速、轉子脈衝調速、蝸流制動器調速、定子調壓調速等等。

PLC技术在起重机械电气控制系统中的应用探究1. 引言1.1 PLC技术概述PLC技术是一种基于工业控制现代化需求而发展起来的自动控制技术，全称为可编程逻辑控制器。

它是一种数字计算技术，能够对输入信号进行逻辑运算、数据处理、对输出信号进行控制，并能实现自动化控制。

PLC系统主要由中央处理器(CPU)、输入/输出模块、存储器和通信模块等组成，能够满足各种工业领域的自动化控制需求。

PLC技术的应用范围非常广泛，几乎涵盖了所有需要自动化控制的领域，包括工厂生产线、机器设备、交通运输系统等。

其优势在于可编程性强、适应性好、可靠性高、稳定性强、易于维护和升级等特点，使其得到了广泛的应用和推广。

在工程领域中，PLC技术在起重机械电气控制系统中的应用尤为突出。

通过PLC技术，起重机械的电气控制系统能够实现精确的控制和准确的运行，提高了起重机械的运行效率和安全性。

PLC技术还可以实现对起重机械的远程监控和故障诊断，大大方便了起重机械的管理和维护。

PLC技术已经成为现代起重机械电气控制系统的重要组成部分，对促进起重机械行业的发展起到了积极的推动作用。

1.2 起重机械电气控制系统概述起重机械是指用来吊装和移动重物的机械设备，如大型吊车、起重机等。

起重机械的电气控制系统是指控制起重机械运行的电气系统，包括电机、传感器、控制器等组成的系统。

起重机械电气控制系统的主要功能是实现吊钩的上升、下降、前进、后退等动作，并确保吊运物品的安全和稳定。

起重机械电气控制系统一般由传感器、执行器、控制器等组成。

传感器用于监测吊运物品的重量、位置等信息，执行器用于控制吊钩的动作，控制器则负责对传感器和执行器进行控制和调节。

起重机械电气控制系统还具有自动化、远程监控、故障诊断等功能，能够提高起重机械的运行效率和安全性。

1.3 研究背景随着工业自动化水平的不断提高，起重机械在吊重、卸重和移动方面的要求也越来越高。

传统的电气控制系统往往无法满足这些复杂的控制需求，因此需要一种更加先进的控制技术来实现起重机械的精确控制。