橋吊電氣控制原理圖201415

1、集裝箱裝卸橋電氣控制原理圖集版本V2.0季本山 葉子清 編南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院常州基騰電氣有限公司 2013-12前 言隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的的發(fā)展尤其可編控制器（PLC）、變頻技術(shù)在港口起重運(yùn)輸機(jī)械中的運(yùn)用，為港口起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備的發(fā)展注入了新的活力。在智能化、自動(dòng)化的電氣控制系統(tǒng)極大提高了港口起重運(yùn)輸機(jī)械的裝卸能力的同時(shí)，向港機(jī)電氣控制系統(tǒng)的維護(hù)與修理人員提出了新要求，PLC與變頻控制技術(shù)不同于傳統(tǒng)的接觸器-繼電器控制系統(tǒng)，維修人員不僅要能熟練掌握接觸器-繼電器控制原理，同時(shí)要掌握PLC與變頻技術(shù)及相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)的技能。港口物流設(shè)備與自動(dòng)控制作為我院國(guó)家骨干院校重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)，我院相關(guān)專業(yè)教師根

2、據(jù)現(xiàn)代港機(jī)電氣控制系統(tǒng)現(xiàn)狀，結(jié)合職業(yè)教育特征，與常州基騰電氣有限公司聯(lián)合研制了集裝箱橋吊電氣控制模擬系統(tǒng)和門座式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)模擬器。這兩種電氣控制模擬系統(tǒng)以電氣真實(shí)容量小、機(jī)械模擬為原則。門機(jī)電氣控制模擬系統(tǒng)將起升、行走、變幅和旋轉(zhuǎn)四大機(jī)構(gòu)的電氣控制系統(tǒng)的電力驅(qū)動(dòng)（變頻器）和動(dòng)力（電動(dòng)機(jī)）的容量縮小，其他均與真實(shí)門機(jī)電控系統(tǒng)一致。在集裝箱橋吊電氣控制模擬系統(tǒng)中僅對(duì)起升機(jī)構(gòu)、小車及吊具傾轉(zhuǎn)的電氣控制作處理，因其他機(jī)構(gòu)電氣控制與門機(jī)相似就不作模擬。我們根據(jù)門機(jī)和橋吊電氣控制模擬系統(tǒng)編輯了這套電氣控制圖集，旨在通過(guò)分析與閱讀電路圖，使學(xué)生能掌握整機(jī)電氣控制原理，根據(jù)電氣故障現(xiàn)象分析故障出現(xiàn)的部

3、位，提高電氣控制系統(tǒng)的維修水平。由于時(shí)間倉(cāng)促，在電路中難免存在不妥之處。歡迎讀者批評(píng)指正。 編者目 錄第一章 讀圖說(shuō)明1第二章 橋吊電氣控制系統(tǒng)原理簡(jiǎn)介7第三章 橋吊電氣控制系統(tǒng)原理圖161、橋吊整機(jī)供電單線圖D1D22、橋吊配電回路圖P1P83、橋吊吊具傾轉(zhuǎn)控制電路圖A1A54、起升機(jī)構(gòu)電氣控制電路圖H1H85、小車電氣控制電路圖T1T46、PLC控制電路圖C0C427、照明回路E1E8第一章 讀圖說(shuō)明作為一位港機(jī)電氣控制工程師，從事港口機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的維護(hù)與設(shè)計(jì)工作，那么你除了掌握可編程控制器、變頻器、低壓電器的基本知識(shí)外，還必須掌握成套控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些基本知識(shí)，才能設(shè)計(jì)出用戶滿意的港

4、口機(jī)械電氣控制柜；在港口企業(yè)或港機(jī)制造企業(yè)從事港口機(jī)械電氣控制調(diào)速系統(tǒng)的安裝、調(diào)試或維修工作，你必須能夠看懂電氣圖紙，了解設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思路，才能正確的布線、接線、調(diào)試或維修。看懂電氣原理圖，參考原理圖和接線圖接線是一位港機(jī)電氣控制工程師從事港口機(jī)械電氣控制系統(tǒng)調(diào)試與維護(hù)的基本功。因此在分析本冊(cè)電氣控制原理圖前，請(qǐng)看懂本冊(cè)原理圖的通路標(biāo)號(hào)、接線標(biāo)號(hào)相關(guān)說(shuō)明，以便快速地讀懂原理圖。1、通路標(biāo)號(hào)通路標(biāo)號(hào)也就是線號(hào)，電氣原理圖必須有線號(hào)，否則無(wú)法繪制接線圖。線號(hào)可以使用字母，也可以使用數(shù)字，還可以字母和數(shù)字混合使用。在本冊(cè)原理圖中采用識(shí)圖雙坐標(biāo)形式進(jìn)行標(biāo)注，就是既有橫坐標(biāo)，又有縱坐標(biāo)。坐標(biāo)線通常畫在圖

5、紙邊框內(nèi)，橫坐標(biāo)一般用數(shù)字18表示，縱坐標(biāo)一般用字母AE表示。線號(hào)通常由兩個(gè)部分組成第一單元以字母AF開(kāi)頭，表示通路所位于原理縱坐標(biāo)的位置，如線號(hào)為D21的線路一定是在縱坐標(biāo)D所指示的區(qū)間內(nèi)；第二單元由兩數(shù)字組成，第一位數(shù)字表示線路位于橫坐標(biāo)的18中的某一區(qū)域，第二位數(shù)字表示在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)，豎線是向從左向右開(kāi)始計(jì)數(shù)的線路數(shù)，橫線是向從上向下開(kāi)始計(jì)數(shù)的線路數(shù)，如線號(hào)C22中，第一個(gè)“2”說(shuō)明線路位于橫坐標(biāo)的2區(qū)域內(nèi)，第2個(gè)“2”則說(shuō)明該C23-說(shuō)明此線位于縱坐標(biāo)為C、橫坐標(biāo)為2，是C2區(qū)域里的從左向右數(shù)第三根線。線路在C2同一個(gè)區(qū)域內(nèi)從左（上）開(kāi)始數(shù)是第二根線。如圖1所示。圖1 豎向的線路標(biāo)號(hào)說(shuō)

6、明線號(hào)一般標(biāo)注在橫線的上方或縱線的左側(cè)，同一根線為同一個(gè)線號(hào)。特別注意，線號(hào)是一個(gè)電氣通路的標(biāo)號(hào)，相同線號(hào)的線應(yīng)接在一起，并非一根導(dǎo)線一個(gè)線號(hào)。如圖2所示。圖2 同一根線在不同圖頁(yè)中的標(biāo)注方法左圖的圖頁(yè)是P1圖 右圖的圖頁(yè)是P2圖與P1的B81連接說(shuō)明到P2的A1說(shuō)明到P1的A8在圖2中，左圖右上角的“P2A1主回路電源”是說(shuō)明此電源的去向是到P2圖中的A1位置；右圖左上角的“P1A8”是說(shuō)明電源與P1圖的A8線相連接。說(shuō)明此電源是去P7圖中A1在圖3 中，“P7A1”是說(shuō)明此控制電源是到P7圖中的A1。 在原理圖中接觸器或繼電器線圈下方標(biāo)出該接觸器或繼電器所用觸點(diǎn)的數(shù)量和坐標(biāo)，如圖4所示。圖

7、3 電源的去向標(biāo)注 從圖4的右圖中可以看出，交流接觸器KM0線圈的下方標(biāo)明了，KM0的主觸點(diǎn)（MAIN）在原理圖P1的A7位置上，只使用了2個(gè)常開(kāi)輔觸點(diǎn)（NC），其位置分別在原理圖C1的B7、原理圖C6上；KM0的常閉輔觸點(diǎn)（CO）沒(méi)有使用到，因此在原理圖不作標(biāo)注。 NC說(shuō)明是常閉觸點(diǎn)說(shuō)明常開(kāi)觸點(diǎn)的位置圖4 接觸器觸點(diǎn)的使用說(shuō)明2、接線端標(biāo)號(hào)在電氣原理圖中，一個(gè)器件（繼電器、接觸器）的不同觸點(diǎn)和線圈畫在圖的不同位置，甚至畫在多張圖紙上。但在接線圖中，一個(gè)器件的所有觸點(diǎn)和線圈應(yīng)畫在一起。畫圖時(shí)可以只畫實(shí)際使用的觸點(diǎn)，不用的觸點(diǎn)不畫。也可以將所有觸點(diǎn)都畫出，不用的觸點(diǎn)不接線。本系統(tǒng)控制柜的元器件的

8、編號(hào)是由兩部分符號(hào)組成，第一部分是圖紙頁(yè)碼，第二部分是元器件的編號(hào)。如P8KM0，說(shuō)明是P8圖中0號(hào)接觸器。圖5 連接線端編號(hào)連接線是連接兩個(gè)器件之間的電線，在控制柜中每個(gè)器件的接線端都有線管編號(hào)，這個(gè)編號(hào)也由兩部分構(gòu)成，前部和后部用一個(gè)短劃來(lái)隔開(kāi)。如圖5所示。在圖中器件1的接線端為P1B61，器件2接線端為P1TA1。第二章 集裝箱橋吊電氣控制主要電路原理簡(jiǎn)介一、起升機(jī)構(gòu)控制起升機(jī)構(gòu)由兩臺(tái)交流變頻電動(dòng)機(jī)（1.5KW，帶風(fēng)機(jī)）驅(qū)動(dòng)，起升電機(jī)1和起升電機(jī)2分別用一套變頻調(diào)速裝置日本安川 H1000重負(fù)載高性能專用變頻器，采取先到先服務(wù)的控制方式（聯(lián)動(dòng)臺(tái)上起升和大車共用一個(gè)十字手柄）, 可分別不同

9、時(shí)地運(yùn)行起升或大車機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)為帶PG矢量控制，電機(jī)同軸連接，采用主從控制，起升電氣驅(qū)動(dòng)實(shí)物圖如圖1所示。 1、起升控制過(guò)程圖1 起升電氣驅(qū)動(dòng)起升控制邏輯建立變頻器速度給定，加減速給定信號(hào)、運(yùn)行信號(hào)，終點(diǎn)旁路信號(hào)及緊停信號(hào)等，起升機(jī)構(gòu)通過(guò)司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)上的起升手柄手動(dòng)操作，手柄的方向觸點(diǎn)觸發(fā)運(yùn)行方向命令，手柄動(dòng)作時(shí)，數(shù)字式主令手柄通過(guò)絕對(duì)值光電編碼器發(fā)送一個(gè)格雷碼至PLC遠(yuǎn)程輸入輸出摸塊。此信號(hào)通過(guò)PLC軟件運(yùn)算，被校準(zhǔn)為對(duì)應(yīng)手柄零位為0、手柄最大為10000的數(shù)，此數(shù)值范圍為-10000到+10000，與手柄編碼器發(fā)送的格雷碼數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，經(jīng)過(guò)勻加減速運(yùn)算（加減速時(shí)間在程序中設(shè)定）后送到起升

10、變頻器。見(jiàn)圖2。起升和下降各有4至5個(gè)檔位，當(dāng)手柄在不同檔位間變化時(shí)，手柄給PLC的數(shù)據(jù)是連續(xù)變化的。圖2 岸橋起升機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)控制過(guò)程起升電機(jī)通過(guò)通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器將電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋給起升變頻器，而將轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩等信號(hào)發(fā)送至PLC，在PLC中進(jìn)行運(yùn)算，再反過(guò)來(lái)控制電機(jī)，以達(dá)到更好的控制效果。例如在滿載時(shí)，輸出最大恒轉(zhuǎn)矩，可達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的170%甚至更高；而在空載或輕載時(shí)，為了提高工作效率，充分發(fā)揮電機(jī)功率，在PLC中利用起升變頻器送來(lái)的轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩等信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，模擬恒功率控制，實(shí)現(xiàn)基速以下恒轉(zhuǎn)矩控制，基速以上恒功率控制。本模擬器采用力矩保護(hù)器信號(hào)模擬重載輕載工況，實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩和恒功率控制。起

11、升許可邏輯允許起升時(shí)，起升機(jī)構(gòu)按照手柄命令的方向運(yùn)行，許可邏輯不成立時(shí)，一個(gè)停止命令將送到變頻器，從而起升機(jī)構(gòu)產(chǎn)生正常的再生停止。當(dāng)起升機(jī)構(gòu)碰到上升極限限位時(shí)，要想退出極限位置，必須在按旁路按鈕的同時(shí)反向打手柄方可退出極限位置。2、硬件保護(hù)：在出現(xiàn)設(shè)備錯(cuò)誤或橋吊處于危險(xiǎn)狀況時(shí)，安全措施確保橋吊馬上停止錯(cuò)誤動(dòng)作，并報(bào)警提示。因?yàn)檫@種保護(hù)一般是使用保護(hù)電器的觸點(diǎn)來(lái)切斷PLC外部的硬件回路，因此叫做硬件保護(hù)。（1）緊停保護(hù)：當(dāng)橋吊處于緊急狀況，按此按鈕?？刂屏⒓磾嚅_(kāi)，所有制動(dòng)器立即制動(dòng)。緊停按鈕安裝在電氣房側(cè)、柴油機(jī)側(cè)大梁，小車架以及司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)上。緊停后，必須按復(fù)位按鈕一次，起升變頻器才能重新啟動(dòng)

12、運(yùn)行。（2）起升超速開(kāi)關(guān)：起升卷筒裝有一個(gè)超速開(kāi)關(guān)，起升、下降轉(zhuǎn)速超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的115%時(shí)，超速開(kāi)關(guān)動(dòng)作，切斷電路。同時(shí)，控制合指示燈閃爍。必須按復(fù)位按鈕一次，起升變頻器才能重新啟動(dòng)運(yùn)行。（3）超高保護(hù)：主要指起升超高限位（又叫重錘或上極限），極限限位動(dòng)作將切斷起升電路，停止當(dāng)前動(dòng)作，制動(dòng)器抱閘，必須按旁路按鈕才能退出。（4）起升過(guò)載保護(hù)：橋吊裝有一套重量傳感裝置。包括小車架上四個(gè)插銷式重量傳感器，右聯(lián)動(dòng)臺(tái)上的液晶顯示屏可以顯示起升重量。另外，司機(jī)室的聯(lián)動(dòng)臺(tái)上有一個(gè)超重指示燈，當(dāng)負(fù)載超過(guò)額定負(fù)載100%，但不到110%時(shí)，該指示燈亮，并且蜂鳴器報(bào)警，但能慢速上升；當(dāng)負(fù)載超過(guò)110%時(shí)，延時(shí)1.

13、5秒停止上升，超重指示燈亮，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警，起升只能下降，不能上升，小車和大車也不能動(dòng)作，必須將故障復(fù)位后方可動(dòng)作。（5）變頻器過(guò)熱保護(hù): 當(dāng)驅(qū)動(dòng)柜內(nèi)部溫度超過(guò)允許值時(shí)停止機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。此外，任何一個(gè)變頻器跳閘故障將通過(guò)打開(kāi)變頻器故障觸點(diǎn)，切斷電路并停止當(dāng)前動(dòng)作，可通過(guò)按故障復(fù)位按鈕來(lái)復(fù)位清除掉產(chǎn)生故障的變頻器。3、軟件保護(hù)按鈕、限位開(kāi)關(guān)、繼電器和接觸器以及空氣開(kāi)關(guān)的輔助觸點(diǎn)等輸入設(shè)備接到PLC的輸入模塊上，在PLC程序中利用這些輸入信號(hào)對(duì)各種輸出進(jìn)行相關(guān)的連鎖條件設(shè)置。當(dāng)PLC監(jiān)控到輸入設(shè)備的各種異常變化時(shí)，切斷相關(guān)電路，這叫做軟件保護(hù)。如：（1） 起升電機(jī)制動(dòng)器接觸器檢查，如果檢查到制動(dòng)器命

14、令和制動(dòng)器接觸器觸點(diǎn)輸入不一致達(dá)1.5秒，停止繼電器失電。（2）起升電機(jī)制動(dòng)器釋放檢查，如果檢查到制動(dòng)器釋放限位輸入和制動(dòng)器接觸器觸點(diǎn)輸入不一致達(dá)1.5秒、停止繼電器失電。（3）起升電機(jī)制動(dòng)器抱閘檢查，如果檢到馬達(dá)制動(dòng)器釋放限位輸入和制動(dòng)器命令輸出不一致達(dá)1.5秒，停止繼電器失電。（4）起升著箱及松繩保護(hù):當(dāng)PLC檢測(cè)到著箱,將不允許繼續(xù)下降,而只能慢速起升, 直到該狀態(tài)解除。4、 起升附屬機(jī)構(gòu)控制（1）起升馬達(dá)風(fēng)機(jī)控制：當(dāng)起升控制合時(shí)，起升馬達(dá)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，只要控制電源保持通電，風(fēng)機(jī)就一直運(yùn)行。如果2分鐘內(nèi)沒(méi)有手柄指令信號(hào)，風(fēng)機(jī)將自動(dòng)停止。如果風(fēng)機(jī)命令與接觸器輔助觸點(diǎn)反饋輸入不一致達(dá)1.5秒，風(fēng)

15、機(jī)接觸器將失電，此時(shí)起升運(yùn)行允許不滿足，起升動(dòng)作將被禁止直至此狀態(tài)被改正。（2）起升變頻器風(fēng)機(jī)控制，當(dāng)起升控制合時(shí)，起升變頻器風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，只要控制電源保持通電，風(fēng)機(jī)就一直運(yùn)行，如果變頻器風(fēng)機(jī)命今與風(fēng)機(jī)接觸器輔助觸點(diǎn)輸入不一致達(dá)1.5秒。風(fēng)機(jī)接觸器將失電，此時(shí)起升運(yùn)行允許不滿足，起升動(dòng)作將被禁止直至此狀態(tài)被改正。二、小車機(jī)構(gòu)控制小車機(jī)構(gòu)由一臺(tái)交流鼠籠式變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。小車電機(jī)和俯仰電機(jī)由一套變頻器控制，采取先到先行原則，為帶PG的矢量控制。小車電氣驅(qū)動(dòng)實(shí)物圖如圖3所示。 1、小車控制過(guò)程圖3 小車電氣驅(qū)動(dòng)小車控制邏輯建立變頻器速度給定，加減速給定信號(hào)、運(yùn)行信號(hào)，終點(diǎn)旁路信號(hào)及緊停信號(hào)等，小車機(jī)構(gòu)通過(guò)

16、司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)上的小車手柄手動(dòng)操作，手柄的方向觸點(diǎn)觸發(fā)運(yùn)行方向命令，手柄動(dòng)作時(shí)，數(shù)字式主令手柄通過(guò)絕對(duì)值光電編碼器發(fā)送一個(gè)格雷碼至PLC遠(yuǎn)程輸入輸出摸塊。此信號(hào)通過(guò)PLC軟件運(yùn)算，被校準(zhǔn)為對(duì)應(yīng)手柄零位為0、手柄最大為10000的數(shù)，此數(shù)值范圍為-10000到+10000，與手柄編碼器發(fā)送的格雷碼數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，經(jīng)過(guò)勻加減速運(yùn)算（加減速時(shí)間在程序中設(shè)定）后送到小車/俯仰變頻器。（圖4）小車控制系統(tǒng)和起升控制系統(tǒng)原理基本相似。小車許可邏輯允許起升時(shí)，小車機(jī)構(gòu)按照手柄命令的方向運(yùn)行，許可邏輯不成立時(shí)，一個(gè)停止命令將送到變頻器，從而小車機(jī)構(gòu)產(chǎn)生正常的再生停止。當(dāng)小車機(jī)構(gòu)碰到極限限位時(shí)，要想退出極限位置，必

17、須在按旁路按鈕的同時(shí)反向打手柄方可退出極限位置。2、小車硬件保護(hù)（1）超程保護(hù): 在大梁前后各裝有一個(gè)機(jī)械擺桿限位作為前后極限限位,當(dāng)任一個(gè)限位斷開(kāi)時(shí),會(huì)產(chǎn)生小車緊停，停止當(dāng)前動(dòng)作，制動(dòng)器抱閘，需按住極限旁路按鈕邊操作手柄方可退出。（2）驅(qū)動(dòng)器過(guò)熱保護(hù): 當(dāng)驅(qū)動(dòng)柜內(nèi)溫度超過(guò)允許值時(shí),停止小車機(jī)構(gòu)運(yùn)行。排除故障后按故障復(fù)位按鈕，然后可以重新啟動(dòng)小車機(jī)構(gòu)。17 3、軟件保護(hù)PLC內(nèi)部程序控制邏輯監(jiān)控小車運(yùn)行的異常狀態(tài)，小車運(yùn)行出現(xiàn)異常狀況時(shí)切斷小車運(yùn)行電路。（1）小車電機(jī)制動(dòng)器接觸器檢查，如果檢查到制動(dòng)器命令和制動(dòng)器接觸器觸點(diǎn)輸入不一致達(dá)1.5秒，停止繼電器失電。（2）小車電機(jī)制動(dòng)器釋放檢查，如果

18、檢查到制動(dòng)器釋放限位輸入和制動(dòng)器接觸器觸點(diǎn)輸入不一致達(dá)1.5秒、停止繼電器失電。圖4 小車機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)控制過(guò)程（3）小車電機(jī)制動(dòng)器抱閘檢查，如果檢到馬達(dá)制動(dòng)器釋放限位輸入和制動(dòng)器命令輸出不一致達(dá)1.5秒，停止繼電器失電。（4）前后終點(diǎn)保護(hù): 前后極限位置之前分別裝有機(jī)械擺桿限位,作為小車前后終點(diǎn)停止用。（5）終點(diǎn)前減速檢測(cè)保護(hù): 在前后終點(diǎn)前位置,分別裝有磁性接近限位開(kāi)關(guān),當(dāng)小車以全速通過(guò)此減速限位后, 立即減速至20% 額定轉(zhuǎn)速。三、吊具控制 岸橋吊具控制與輪胎吊基本相同，不同之處主要有：（1）岸橋吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由三臺(tái)電機(jī)組合驅(qū)動(dòng)完成的，可使吊具在水平、前后、左右三個(gè)方向傾轉(zhuǎn)。 （2）岸橋吊具四角一般都有導(dǎo)板，用來(lái)使吊具準(zhǔn)確就位。 （3）現(xiàn)代岸橋吊具一般具備電子防搖功能。 （4）現(xiàn)代岸橋吊具除了常規(guī)電纜連接外，有的還用專門的PLC來(lái)控制，通過(guò)雙線通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)。四、小型工控機(jī) 小型工控機(jī)配有大尺寸顯示器。當(dāng)橋吊正常運(yùn)行時(shí)，該顯示器用以顯示各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。橋吊一但出現(xiàn)故障，在顯示器上可以查找發(fā)生的所有故障。本機(jī)設(shè)有各機(jī)構(gòu)多個(gè)常見(jiàn)故障。橋吊電控一旦有故障，顯示屏就會(huì)用中文顯示出來(lái)。操作人員可以查出故障內(nèi)容，排除故障后，按左聯(lián)動(dòng)臺(tái)的“故障復(fù)位”按鈕，橋吊就又能正常運(yùn)行了。 五、電氣控制設(shè)備 該橋吊電氣控制模擬系統(tǒng)共設(shè)有五個(gè)電氣控制柜，分別為：1、電源控制柜 （1KP）2、起升控制柜 （