橋式起重機電氣控制畢業(yè)設計方案

/10T/50橋式起重機電氣控制設計摘要橋式起重機是橋架在高架軌道上運行的一種橋架型起重機，又稱天車。橋式起重機的橋架沿鋪設在兩側高架上的軌道縱向運行，起重小車沿鋪設在橋架上的軌道橫向運行，構成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設備的阻礙。橋式起重機廣泛地應用在室內外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易粱橋式起重機和冶金專用橋式起重機三種。普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構、橋架金屬結構組成。起重小車又由起升機構、小車運行機構和小車架三部分組成。起升機構包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動卷筒轉動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。本文重點研究起重機的控制，通過使用串電阻的調速方法已實現(xiàn)對電機的控制，從而控制起重機。關鍵詞：起重小車。電動機；串電阻調速10T/50bridgecraneelectricalcontroldesignABSTRACTBridgecraneisabridgeinanelevatedrunningtrackasabridge-typecrane,alsoknownasCrane。Bridgecraneinstalledinthebridgealongthetrackonbothsidesoftheelevatedverticalrun，Liftingtrolleyalongthebridgeonthelayingofthetrackinthehorizontalrun,whichconstitutethescopeofworkofarectangle,youcantakefulladvantageofthespacebridgewasbeingliftedthefollowingmaterials,thehinderedfromgroundequipment.Bridgecranewidelyusedinindoorandoutdoorwarehouses,factories,docksandoutdoorstorageyard,etc.Bridgecranebridgecranecanbedividedintoordinary,simplebeambridgecraneandmetallurgicalthreespecialbridgecrane.Liftingbodies,includingthemotor,brake,reducer,drumandpulleyblocks。Carliftingandliftingbytheagencies,institutionsandsmallcarrunningframeiscomposedofthreeparts.Liftingbodies,includingthemotor,brake,reducer,drumandpulleyblocks.Motorthroughreducer,drivenrotatingdrumsothatthewireropearoundthedrumorfromthereeldowntotake-offandlandingweights.Thisarticlefocusesonthecrane'scontrol,throughtheuseofseriesresistancetoachievethespeedcontrolmethodofmotorcontroltocontrolacrane.Keywords:liftingtrolley。motor。governorresistorstring目錄TOC\o"1-3"\h\z\u1緒論11.1選題的提出和意義11.2橋式起重機的發(fā)展趨勢21.2.1國外起重機的發(fā)展狀況21.2.2國內起重機情況52起重機控制系統(tǒng)方案選擇83電機容量選擇及調速電阻器計算113.1電機容量選擇113.1.1主提升機構電機容量選擇113.1.2大車行走機構電機容量選擇113.1.3小車行走機構電機容量選擇123.2調速電阻器計算143.2.1主起升機構調速電阻計算143.2.2大車行走機構調速電阻器計算153.2.3小車行走機構調速電阻器計算174主起升機構控制系統(tǒng)194.1控制系統(tǒng)組成194.2主起升機構控制電路圖194.3主起升機構的工作原理204.4系統(tǒng)的保護224.4系統(tǒng)的保護225大車運行機構控制系統(tǒng)設計245.1控制系統(tǒng)組成245.2大車機構控制電路圖245.3大車機構的工作原理：256小車運行機構控制系統(tǒng)設計276.1控制系統(tǒng)組成276.2小車機構控制電路圖276.3大車機構的工作原理286.4晶閘管無觸點開關的工作原理296.5晶體管無觸點的應用29結論31致謝32參考文獻33個人收集整理資料，僅供交流學習，勿作商業(yè)用途個人收集整理資料，僅供交流學習，勿作商業(yè)用途個人收集整理資料，僅供交流學習，勿作商業(yè)用途個人收集整理資料，僅供交流學習，勿作商業(yè)用途1緒論1.1選題的提出和意義由于工業(yè)生產規(guī)模不斷擴大，生產效率日益提高，以及產品生產過程中物料裝卸搬運費用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機的需求量不斷增長，起重量越來越大，工作速度越來越高，并對能耗和可靠性提出更高的要求。起重機已成為自動化生產流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機不但要容易操作，容易維護，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有優(yōu)異的耐久性、無故障性、維修性和使用經濟性,起重機的出現(xiàn)大大提高了人們的勞動效率，以前需要許多人花長時間才能搬動的大型物件現(xiàn)在用起重機就能輕易達到效果，尤其是在小范圍的搬動過程中起重機的作用是相當明顯的。在工廠的廠房內搬運大型零件或重型裝置橋式起重機是不可獲缺的。圖1橋式起重機隨著生產規(guī)模的擴大，自動化程度的提高，作為物料搬運重要設備的起重機在現(xiàn)代化生產過程中應用越來越廣，作用愈來愈大，對起重機的要求也越來越高，科學技術的飛速發(fā)展，推動了現(xiàn)代設計和制造能力的提高，激烈的國際市場競爭也越來越依賴于技術的競爭。這些都促使起重機的技術性能進入嶄新的發(fā)展階段，起重機正經歷著一場巨大的變革。傳統(tǒng)的橋式起重機主要是有交流凸輪控制器進行控制，采用繞線式電動機轉子串電阻調速，交流控制器由于頻繁的動作和高壓的影響，經常會出現(xiàn)觸點燒損的現(xiàn)象，電阻箱受工作環(huán)境的影響容易腐蝕、老化。頻繁的生產事故勢必會影響生產。隨著工業(yè)自動化的發(fā)展PLC的應用越來越廣泛。由于PLC的工作可靠性高，因此用PLC來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的交流控制器已成為一種必然趨勢1.2橋式起重機的發(fā)展趨勢1.2.1國外起重機的發(fā)展狀況1.重點產品大型化，高速化和專用化由于工業(yè)生產規(guī)模不斷擴大，生產效率日益提高，以及產品生產過程中物料裝卸搬運費用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機的需求量不斷增長，起重量越來越大，工作速度越來越高，并對能耗和可靠性提出更高的要求。起重機已成為自動化生產流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機不但要容易操作，容易維護，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有優(yōu)異的耐久性、無故障性、維修性和使用經濟性。目前世界上最大的履帶起重機起重量3000t，最大的橋式起重機起生日一1200t，集裝箱岸連裝卸橋小車的最大運行速度已達350m/min，堆垛起重機級最大運行速度240m／min，垃圾處理用起重機的起升速度達100m／min。工業(yè)生產方式和用戶需求的多樣性，使專用起重機的市場不斷擴大，品種也不斷更新，以特有的功能滿足特殊的需要，發(fā)揮出最佳的效用。例如冶金、核電、造紙、垃圾處理專用起重機，防爆、防腐、絕緣起重機和鐵路、船舶、集裝箱專用起重機的功能不斷增加，性能不斷提高，適應性比以往更強。德國德馬格公司研制出一種飛機維修保養(yǎng)的專用起重機，在國際市場打開了銷路。這種起重機安裝在房屋結構上，跨度大、起升高度大、可過跨、停車精度高。在起重小車下面安裝有多節(jié)伸縮導管，與飛機維修平臺相連，并可作3600旋轉。通過大車和小車的位移、導管的升降與旋轉可使維修平臺到達飛機的任一部位，進行飛機的維護和修理極為快捷方便。2.系列產品模塊化、組合化和標準化用模塊化設計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機設計方法，將起重機上功能基本相同的構件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標準模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機。對起重機進行改進，只需針對某幾個模塊。設計新型起重機，只需選用不同模塊重新進行組合。可使單件小批量生產的起重機改換成具有相當批量的模塊生產，實現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產，企業(yè)的生產組織也可由產品管理變?yōu)槟K管理。達到改善整機性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格數的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產品，充分滿足用戶需求。目前，德國、英國、法國、美國和日本的著名起重機公司都已采用起重機模塊化設計，并取得了顯著的效益。德國德馬格公司的標準起重機系列改用模塊化設計后，比單件設計的設計費用下降12％，生產成本下降45％，經濟效益十分可觀。德國德馬格公司還開發(fā)了一種KBK柔性組合式懸掛起重機，起重機的鋼結構由冷軋型軌組合而成，起重機運行線路可沿生產工藝流程任意布置，可有叉道、轉彎、過跨、變軌距。所有部件都可實現(xiàn)大扎遏生產，再根據用戶的不同需求和具體物料搬運路線在短時間內將各種部件組合搭配即成。這種起重機組合性非常好，操作方便，能充分利用空間，運行成本低。有手動、自動多種形式，還能組成懸掛系統(tǒng)、單梁懸掛起重機、雙梁懸掛起重機、懸臂起重機、輕型門式起重機及手動堆垛起重機，甚至能組成大型自動化物料搬運系統(tǒng)。3.通用產品小型化、輕型化和多樣化有相當批量的起重機是在通用的場合使用，工作并不很繁重。這類起重機批量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機盡量降低外形高度，簡化結構，減小自重和輪壓，也可命名整個建筑物高度下降，建筑結構輕型化，降低造價。因此電動葫蘆橋式起重機和梁式起重機會有更快的發(fā)展，并將大部分取代中小噸位的一般用途橋式起重機。德國德馬格公司經過幾十年的開發(fā)和創(chuàng)新，已形成了一個輕型組合式的標準起重機系列。起重量1~80噸，工作級別A1~A7，整個系列由工字形和箱型單梁、懸掛箱形單梁、角形小車箱形單梁和箱形雙梁等多個品種組成。主梁與端梁相接以及起重小車的布置有多種型式，可適合不同建筑物及不同起吊高度的要求。根據用戶需要每種規(guī)格起重機都有三種單速及三種雙速供任意選擇，還可以選用變頻調速。操縱方式有地面手電門自行移動、手電門隨小車移動、手電門固定、無線遙控、司機室固定、司機室隨小車移動、司機室自行移動等七種選擇。大車及小車的供電有電纜小車導電、DVS系統(tǒng)兩種方式。如此多的選擇項，通過不同的組合，可搭配成百上千種起重機，充分滿足用戶不同的需求。這種起重機的另一最大優(yōu)點是輕型化，自重輕、輪壓輕、外形尺寸高度小，可大大降低廠房建筑物的建造成本，同時也可減小起重機的運行功率和運行成本。與通用產品相比較，起重量10t，跨度22.5m，通用雙梁橋式起重機自重24t，起重機軌面以上高度1876mm，起重機寬度5980mm；德馬格起重機的自重只有8.7t，重量輕了176％，起重機軌面以上高度920mm，降低了104％，起重機寬度2980mm，外形尺寸減少了100%。4、產品性能自動化、智能化和數字化起重機的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進。將機械技術和電子技術相結合，將先進的計算機技術、微電子技術、電力電子技術、光纜技術、液壓技術、模糊控制技術應用到機械的驅動和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)起重機的自動化和智能化。大型高效起重機新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數字化控制系統(tǒng)。主要由全數字化控制驅動裝置、可編程序控制器、故障診斷及數據管理系統(tǒng)、數字化操縱給定檢測等設備組成。變壓變頻調速、射頻數據通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊物重心、近場感應防碰撞技術、現(xiàn)場總線、載波通訊及控制、無接觸供電及三維條形碼技術等將廣泛得到應用。使起重機具有更高的柔性，以適合多批次少批量的柔性生產模式，提高單機綜合自動化水平。重點開發(fā)以微處理機為核心的高性能電氣傳動裝置，使起重機具有優(yōu)良的調速和靜動特性，可進行操作的自動控制、自動顯示與記錄，起重機運行的自動保護與自動檢測，特殊場合的遠距離遙控等，以適應自動化生產的需要。例如德國采用激光裝置查找起吊物的重心位置，在取物裝置上裝有超聲波傳感器引導取物裝置自動抓取貨物。吊具自動防搖系統(tǒng)能在運行速度200m/min,加速度0.5m/s2情況下很快使起吊物搖擺振幅減至幾個毫M。起重機可通過磁場變換器或激光達到高精度定位。起重機上安裝近場感應系統(tǒng)，可避免起重機之間的互相碰撞。起重機上還安裝了微機自診斷監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能提供大部分常規(guī)維護檢查內容，如齒輪箱油溫、油位，車輪軸承溫度，起重機的載荷、應力和振動情況，制動器摩擦襯片的壽命及溫度狀況等。5、產品組合成套化、集成化和柔性化在起重機單機自動化的基礎上，通過計算機把各種起重運輸機械組成一個物料搬運集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產設備有機結合，與生產系統(tǒng)協(xié)調配合。這類起重機自動化程度高，具有信息處理功能，可將傳感器檢測出來的各種信息實施存儲、運算、邏輯判斷、變換等處理加工，進而向執(zhí)行機構發(fā)出控制指令。這類起重機還具有較好的信息輸入輸出接口，實現(xiàn)信息全部、準確、可靠地在整個物料搬運集成系統(tǒng)中的傳輸。起重機通過系統(tǒng)集成，能形成不同機種的最佳匹配和組合，取長補短，發(fā)揮最佳效用。目前重點發(fā)展的有工廠生產搬運自動化系統(tǒng)，柔性加工制造系統(tǒng)，商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng)，集裝箱裝卸搬運系統(tǒng)，交通運輸和郵電部門行包貨物的自動分揀與搬運系統(tǒng)等。例如生產工程機械的美國卡特皮勒公司金屬結構廠購置了一條以橋式起重機為主的物料自動搬運系統(tǒng)，用于鋼板的噴丸處理、切割和入庫的自動裝卸搬運作業(yè)，比原先采用單機操作工作效率提高65％。日本東芝浜川崎工廠用全自動橋式起重機組成的物料輸送系統(tǒng)來搬運柔性加工線上的夾具和工件，為機床運送毛坯或將加工好的零件送到下一工序或倉庫。這些在空間移動的起重機搬運系統(tǒng)代替了過去通常使用的自動導向搬運車，使車間地面面積得到充分利用。6產品構造新型化、美觀化和實用化結構方面采用薄壁型材和異形鋼、減少結構的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種啟強度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀。橋式起重機的橋架結構型式大多采用箱形四梁結構，主梁與端梁采用高強度螺栓聯(lián)接，便于運輸與安裝。在機構方面進一步開發(fā)新型傳動零部件，簡化機構?！叭弦弧边\行機構是當今世界輕、中級起重機運行機構的主流，將電動機、減速器和制動器合為一體，具有結構緊湊、輕巧美觀、拆裝方便、調整簡單、運行平穩(wěn)、配套范圍大等優(yōu)點，國外已廣泛應用到各種起重機運行機構上。為使中小噸位的起重小車結構盡量簡化，同時降低起童機的尺寸高度，減少輪壓，國外已大量采用電動葫蘆作為起升機構。為了減輕自重，提高承載能力，改善加工制造條件，增加產品成品率，零部件盡量采用以焊代鑄，如減速器殼體、卷簡、滑輪等都用焊接結構。減速器齒輪都采用齒面，以減輕自重、減小體積、提高承載能力、增加使用壽命。液壓推桿盤式制動器的應用范圍也越來越大。此外，各機構采用的電動機都向高轉速發(fā)展，從而減小電機基座號，減輕重量與減小外形尺寸，并可配用制動力矩小的制動器。在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調速系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，發(fā)展半自動和全自動操縱。采用機電儀液一體化技術，提高使用性能和可靠性，增加起重機的功能。今后會更加注重起重機的安全性。研制新型安全保護裝置。重視司機的工作條件上，應用人體工程學設計司機室，降低司機的勞動強度。德國近年為解決起重機吊鉤的防擺控制，開發(fā)了模糊邏輯電路的控制技術，用神經信息和模糊技術來尋找開始加速的最佳時刻，將有經驗司機防擺實際操作的數據輸入系統(tǒng)，實現(xiàn)最優(yōu)控制。模糊控制方式能確定實施自動工作的控制指令，將人們主觀上的模糊量通過模糊集合進行數字化定量，再利用計算機實現(xiàn)像熟練司機一樣的自如操作，取得了更高的效率和安全性。模糊控制作為新的控制方法已引人注目。1.2.2國內起重機情況我國工業(yè)化進程的推進將不斷催生重機行業(yè)需求；持續(xù)擴大的固定資產投資規(guī)模將拉動行業(yè)穩(wěn)定增長；行業(yè)競爭力的提升打開了產品進口替代與出口增長的空間；國家政策的一貫扶持是行業(yè)良性發(fā)展的重要保障。在中國將起重機械總體劃分為12大類型，即輕小型起重設備、旋臂式起重機、塔式起重機、門式起重機、橋式起重機、流動式起重機、鐵路起重機、門座起重機、桅桿起重機、纜索起重機、升降機和機械式停車設備。橋式起重機是橋式起重機的一種變形。在港口，主要用于室外的貨場、料場貨、散貨的裝卸作業(yè)。它的金屬結構像門形框架，承載主梁下安裝兩條支腳，可以直接在地面的軌道上行走，主梁兩端可以具有外伸懸臂梁。橋式起重機具有場地利用率高、作業(yè)范圍大、適應面廣、通用性強等特點，在港口貨場得到廣泛使用。經過幾十年的發(fā)展，我國橋式起重機行業(yè)已經形成了一定的規(guī)模，市場競爭也越發(fā)激烈。面對競爭與市場的變化和挑戰(zhàn)，近一兩年來，起重機廠家在擴大產能方面投入很大，有的企業(yè)已經收到了顯著的效果，市場占有率進一步提高。我國橋式起重機產品的技術水平在不斷提高，但是與國際水平還有一定距離，擴大生產規(guī)模，提高產量的同時，做到技術水平的提升，將會為增強我國橋式起重機行業(yè)的競爭力，由太重研制成功的最新科技成果———我國第一臺無線并車吊運百M鋼軌新型橋式起重機，日前在山西省科技廳舉辦的科技成果鑒定會上通過了專家鑒定。該工程由太重技術中心起重機研究所開發(fā)設計，經過攀枝花新鋼釩股份有限公司軌梁廠現(xiàn)場一年多的使用，并經山西省機械產品質量監(jiān)督檢總站依據國家及行業(yè)標準的現(xiàn)場檢測，各項技術性能指標均達到設計任務書的要求，完全滿足了百M鋼軌高效批量吊裝作業(yè)的需求。專家一致認為，該產品與國外同類產品相比，不僅具有控制技術先進、自動化程度高、運行穩(wěn)定、安全可靠等優(yōu)點，而且生產效率可提高近一倍。經專家評審，百M鋼軌新型橋式起重機整機技術及生產效率已達到國際領先水平。我國起重機工業(yè)有很大的發(fā)展?jié)摿?，前景很好，但同時我國起重行業(yè)目前存在的幾個突出問題：1、整體技術含量偏低，突出表現(xiàn)在產品的品種規(guī)格少，性能、可靠性等指標低于發(fā)達國家同類產品的水平。2、知名品牌寥寥無幾，能打入國際市場并享有一定聲譽的知名品牌幾乎沒有。3、產品低價惡性競爭嚴重，企業(yè)合理利潤難保，已嚴重制約企業(yè)生產技術的持續(xù)發(fā)展。對橋式起重機，特別是大功率的橋式起重機的需要量日以增加。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，各種新技術、新材料、新結構、新工藝在橋式起重機上得到廣泛的應用,所有這些因素都有里地促進了工程起重機的發(fā)展。根據國內外現(xiàn)有橋式起重機產品和技術資料的分析，近年來橋式起重機的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1）通用型起重機以中小型為主，專用起重機向大型大功率發(fā)展為了提高建設工程的裝卸和安裝作業(yè)的機械化程度，工程起重機的發(fā)展，仍然是以輕便靈活的中小型起重機為主。2）重視“三化”，逐步過渡采用國際標準三化是指：標準化、系列化、通用化3）發(fā)展一機多用產品為了充分發(fā)揮工程起重機的作用，擴大其使用范圍，有的國家在設計起重機是重視了產品的多用性。4）采用新技術、新材料、新結構、新工藝為了減輕起重機的自重，提高起重機的性能，保證起重機可靠地工作，現(xiàn)在都多采用新技術、新材料、新結構和新工藝。2起重機控制系統(tǒng)方案選擇可編程控制器簡稱——PLC是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結構簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。據統(tǒng)計，可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應用最多的一種設備。專家認為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎設備之一PLC是在繼電器控制邏輯基礎上，與3C(Computer,Control,Communication>技術相結合，不斷發(fā)展完善的。目前已從小規(guī)模單機順序控制，發(fā)展到包括過程控制、位置控制等場合的所有控制領域。自動化系統(tǒng)中所使用的各種類型PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是分散安裝在生產現(xiàn)場的各單機設備上，雖然它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環(huán)境中，但PLC是專門為工業(yè)生產環(huán)境而設計的控制裝置，在設計和制造過程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施，故具有較強的適應惡劣工業(yè)環(huán)境的能力、運行穩(wěn)定性和較高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用。高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。1、PLC的工作方式PLC源于用計算機控制來取代繼電接觸器，所以PLC具有同通用計算機的相同之處，如具有相同基本結構和相同的指令執(zhí)行原理。但是，兩者的工作方式上確有著重要的區(qū)別，不同之處體現(xiàn)在PLC的CPU上采用循環(huán)掃描工作方式，集中進行輸入采樣，集中進行輸出刷新，I/O映像區(qū)分別存放執(zhí)行程序之前的各輸入狀態(tài)和執(zhí)行過程中個結果的狀態(tài)。2、PLC的工作掃描方式PLC的循環(huán)掃描工作方式過程，一般包裹五個階段，內部處理與自診斷、外設進行通信處理、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新。3、PLC同傳統(tǒng)繼電器的異同。繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運算的方式，一個繼電器線圈的通斷，將會影響該繼電器所有常開和常閉觸點的動作，同觸點在控制線路的位置無關。PLC的CPU采用循環(huán)掃描的工作方式，一個軟繼電器線圈的通斷，只會影響該繼電器掃描的接點動作，但是由于CPU的運算處理的速度很高，使得從外觀上看，用戶程序是同時運行的三相異步電動機的工作原理:當向三相定子繞組中通過入對稱的三相交流電時，就產生了一個以同步轉速n1沿定子和轉子內圓空間作順時針方向旋轉的旋轉磁場。由于旋轉磁場以n1轉速旋轉，轉子導體開始時是靜止的，故轉子導體將切割定子旋轉磁場而產生感應電動勢<感應電動勢的方向用右手定則判定）.由于導子導體兩端被短路環(huán)短接，在感應電動勢的作用下，轉子導體中將產生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。轉子的載流導體在定子磁場中受到電磁力的作用<力的方向用左手定則判定）。電磁力對轉子軸產生電磁轉矩，驅動轉子沿著旋轉磁場方向旋轉。通過上述分析可以總結出電動機工作原理為：當電動機的三相定子繞組<各相差120度電角度），通入三相對稱交流電后，將產生一個旋轉磁場，該旋轉磁場切割轉子繞組，從而在轉子繞組中產生感應電流<轉子繞組是閉合通路），載流的轉子導體在定子旋轉磁場作用下將產生電磁力，從而在電機轉軸上形成電磁轉矩，驅動電動機旋轉，并且電機旋轉方向與旋轉磁場方向相同三相異步電動機轉速公式為:n=從上式可見，改變供電頻率f,電動機的極對數p及轉差率s均可達到改變電機轉速的目的。從調速的本質來看，不同的調速方式無非是改變交流電動機的同步轉速或不改變同步轉兩種。在生產機械中廣泛使用改變同步轉速的有改變定子極對數的多速電動機。改變定子電壓，頻率的變頻調速有能無換向電動機調速等。不改變同步轉速的調速方法有繞線式電動機的轉子串電阻調速，斬波調速，串波調速以及應用電磁轉差離合器，液力偶合器，油膜離合器等調速。傳統(tǒng)的橋式起重機調速方式采用繞線式異步電動機轉子串電阻調速，其主電路如圖1所示圖1繞線轉子異步電動機的主電路3電機容量選擇及調速電阻器計算3.1電機容量選擇3.1.1主提升機構電機容量選擇1）已知起重量=10t工作級別A5主提升運行速度=20m/min靜功率計算公式==g=1000009.81N=98100NV=20m/min=0.333m/s=0.980.980.98=0.94<二級閉式齒輪傳動，滑輪組倍率3）所以==KW=34.75KW根據電動機樣本，選用YZR-250M1電動機，當S3,JC=25%時，電動機允許輸出功率為35KW。在基準工作制S3,JC=40%時=30KW。2>電動機的過載校驗按電動機轉矩允許過載倍數=2.8,對繞線轉子電動機H=2.1,一臺電機m=1==26.1KW<=30KW電動機過載校驗通過。3.1.2大車行走機構電機容量選擇1）已知起重量=10t工作級別A5大車運行速度=115m/min起重機總重G=13110Kg運行靜阻力。大車運行部分總質量=<+G）g=<10000+13110）9.81N=226709N室內運行，風阻力G=0,坡度阻力=0查得，取運行摩擦阻力系數=0.00695則==2267090.0095N=2157.34N2>運行靜功率=115m/min=1.92m/s大車運行機構總效率取=0.95==KW=4.36KW3>運行加速功率,查得取a=0.35m/s，=5.6s==KW=17.49KW4>初選電動機=KW=6.43KW式中：m-電動機數目<2臺）-平均啟動轉矩倍數<對繞線轉子異步電動機取1.7）根據電動機樣本，選用YZR160M1電動機，當S3,JC=15%時，電動機允輸出許功率為7.5KW。在基準工作制S3,JC=25%時，=6.3KW。5）電動機發(fā)熱校驗。根據《起重機設計規(guī)范》附錄U和附錄W推薦，選大車運行機構的接電持續(xù)率JC=25%,CZ=600,穩(wěn)態(tài)負載平均系數G==0.9則=G=0.9KW=3.92KW查得，YZR160M1電動機，當JC=25%,CZ=600時，其允許輸出功率P=6.3KW>P，電動機發(fā)熱校驗通過。3.1.3小車行走機構電機容量選擇1>已知起重量=210t工作級別A5小車運行速度=40m/min小車自重=4000Kg運行靜阻力。小車運行部分總質量G=(+>g=<10000+4000）9.81N=137340N室內運行，風阻力G=0,坡度阻力=0，查得取運行摩擦阻力系數=0.0095=G=1373400.0095N=1304.73N2>運行靜功率=40m/min=0.67m/s小車運行機構總效率取=0.9P==KW=0.97KW3>運行加速功率。查得取a=0.2m/s,=3.5s==KW=2.06KW4>初選電動機P=KW=1.78KW式中：m-電動機數目-平均啟動轉矩倍數<對繞線轉子異步電動機取1.7）根據電動機樣本，選用YZR112M電動機，當S3,JC=25%時，電動機允輸出許功率為2KW。在基準工作制S3,JC=40%時，P=1.5KW。5）電動機發(fā)熱校驗。根據《起重機設計規(guī)范》附錄U和附錄W推薦，選小車運行機構的接電持續(xù)率JC=25%,CZ=300,穩(wěn)態(tài)負載平均系數G=G=0.8則=G=0.8KW=0.78KW查得，YZR112M電動機，當JC=25%,CZ=300時，其允許輸出功率P=1.5KW>，電動機發(fā)熱校驗通過。3.2調速電阻器計算3.2.1主起升機構調速電阻計算主提升機構選用串電阻調速方法電機型號YZR250M1動率Pe=42KW額定電壓U=380V額定電流I=80A轉子開路電壓U=250V轉子電流I=103A額定轉速n=960r／min：=3.48功率因數cos1e=0.82效率=0.92調速要求：額定負載轉矩：約等于電動機額定轉矩。電機額定轉速一速130r／min,二速200r／min,三速330r／min,四速460r／min,五速560r／min.分析：對于電動機固有特性有：額定轉差率Se=(n-n>/n=(1000-960>/1000=0.04繞線轉子每相繞組電阻:r===0.65臨界轉差率Sm=Se(+>=0.04=0.271．第一檔速度n=130r／min則有Se=(n-n>/n=(1000-130>/1000=0.87叉根據異步電機人為特性的實用表達式Mx=可解得：Sxm=Sx[Mm/Mx]在該起重機中，負載轉矩Mx=電機額定轉矩Me。則有S=S(>=0.87(3.48>即S=5.92又根據異步電動機的機械特性參數表達式,當am/as=0時.即轉矩最大值時.臨界轉差率Sm為：Sm=對于一速，有=得r=1.244同理可得r=1.064r=0.704r=0.349第五檔速度此檔速度為電機鞭定糟建,不串接任何電阻.3.2.2大車行走機構調速電阻器計算1）已知參數：由所選YZR160M電動機,查得額定功率P=6.3KW,轉子開路電壓E=380V,轉子額定電流I=29.4A,額定轉速n=921r/min，同步轉速n===1000r/min2>電動機額定電阻R===7.463）電動機的等效轉差率r額定轉差率s===0.079等效轉差率r=Rs轉子導線電阻R==0.0175=0.016式中：L-電動機轉子導線長度，對運行電動機為15mA-導線截面積，查得A為16mm轉子導線電阻標么值R===0.002145所以r=Rs=0.0021450.09=0.0001934）選電阻器運行機構電動機功率100KW以下時，選用RY5型電阻器，串4級可切換電阻和1級常串電阻。查得各級電阻的標么值R=0.1-r=0.1-0.000193=0.0998R=0.1R=0.2R=0.4R=1.25>各級電阻值計算R=RR=7.460.002145=0.016R=RR=7.460.1=0.746R=RR=7.460.2=1.492R=RR=7.460.4=2.984R=RR=7.461.2=8.9523.2.3小車行走機構調速電阻器計算已知參數：由所選YZR112M電動機,查得額定功率P=1.8KW,轉子開路電壓E=380V,轉子額定電流I=13.4A,額定轉速n=815r/min，同步轉速n===1000r/min。電動機額定電阻R===16.373）電動機的等效轉差率r額定轉差率s===0.185等效轉差率r=Rs轉子導線電阻R==0.0175=0.0263式中：L-電動機轉子導線長度，對運行電動機為15mA-導線截面積，查得A為10mm轉子導線電阻標么值R===0.00161所以r=Rs=0.001610.185=0.0002984）選電阻器選用RY5型電阻器，串4級可切換電阻和1級常串電阻。查得各級電阻的標么值R=0.1-r=0.1-0.000298=0.0997R=0.1R=0.2R=0.4R=1.25）各級電阻值計算R=RR=16.370.0997=1.63R=RR=16.370.1=1.637R=RR=16.370.2=3.274R=RR=16.370.4=6.548R=RR=16.371.2=19.6444主起升機構控制系統(tǒng)4.1控制系統(tǒng)組成主提升控制系統(tǒng)包括接觸器控制開關，三項異步電動機，晶閘管開關，以及PLC控制系統(tǒng)等。4.2主起升機構控制電路圖圖4.1主升機構控制原理圖圖4.2無觸點開關切換電阻調速控制板4.3主起升機構的工作原理通過PLC的控制接觸器接觸開關KM1和KM2來實現(xiàn)對電機的正傳，反轉的控制，在電機調速方面采用串電阻的調速方法，應用晶閘管開關進行逐級的電阻的切除已實現(xiàn)對電機的調速，最終達到對重物的上升速度和下降速度的控制當相序錯誤、主提升故障、主提升閘故障、風機故障或停電時，電動機停止運行，為防止拖動負載快速下降出現(xiàn)危險，主起升閘抱閘。如圖2串電阻調速原理一般是用在先繞式異步電動機。在線饒式電動機轉子電路中通過滑環(huán)串接一只可變電阻器，增加轉子電阻式轉子電流減小，電動機的轉矩也隨之下降，同時也產生反轉矩，<反轉矩是由機械作用在電機軸，電機風阻。和摩擦所產生的）當反轉矩等于轉矩時，電動機電機便以某以轉數穩(wěn)定運行。當電機轉矩大于反轉矩是，電動機則加速。當轉矩小于反轉矩時電機則減速，既轉差率增大，轉數下降，轉矩又增大直到于反轉矩平衡為止，此時的電機便以較前為低的轉數運行。所以在串接不同的電阻，既改變了轉差率從而達到了調速。電機轉子串入可變電阻時<可以用接觸器切除來改變所串電阻的阻值。）這種方法既可以減少電機的啟動電流，又可增大啟動轉矩，串接電阻值取的適當，還可以使啟動轉矩接近最大轉矩啟動。在設備啟動的初期，接入電阻，設備的啟動速度可以明顯的減小，這也可以減少設備機械傳動和電氣上的沖擊，可以大大的延長設備的使用壽命。在逐級切除所串的電阻時，電機的運行速度也會明顯的變化，可以實現(xiàn)電機的有級調速。圖2主起升梯形圖接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸點系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)及其它部分組成。①電磁系統(tǒng)：電磁系統(tǒng)包括電磁線圈和鐵心，是接觸器的重要組成部分，依靠它帶動觸點的閉合與斷開。②觸點系統(tǒng)：觸點是接觸器的執(zhí)行部分，包括主觸點和輔助觸點。主觸點的作用是接通和分斷主回路，控制較大的電流，而輔助觸點是在控制回路中，以滿足各種控制方式的要求。③滅弧系統(tǒng)：滅弧裝置用來保證觸點斷開電路時，產生的電弧可靠的熄滅，減少電弧對觸點的損傷。為了迅速熄滅斷開時的電弧，通常接觸器都裝有滅弧裝置，一般采用半封式縱縫陶土滅弧罩，并配有強磁吹弧回路。④其它部分：有絕緣外殼、彈簧、短路環(huán)、傳動機構等。工作原理：當接觸器電磁線圈不通電時，彈簧的反作用力和銜鐵芯的自重使主觸點保持斷開位置。當電磁線圈通過控制回路接通控制電壓(一般為額定電壓>時，電磁力克服彈簧的反作用力將銜鐵吸向靜鐵心，帶動主觸點閉合，接通電路，輔助接點隨之動作采用串電阻調速的優(yōu)點：繞線式異步電動機轉子串電阻調速最為簡單經濟，適合于低速運行要求不高的場合，因此仍廣泛的應用于各種對調速性能要求不高的起重機械運輸上。4.4系統(tǒng)的保護橋式起重機的動力源是起重機，通過控制電動機的正反轉，以及速度來控制橋式起重機，所以對于起重機的電動機要進行保護。在許多需要連續(xù)運行的重要的生產單位，如發(fā)電廠煤的輸送，鋼鐵廠和水泥廠散狀物料的輸送，以及港口內船舶裝卸等均采用輸送機，輸送機的動力傳輸裝置是電動機。電動機在高溫、高濕、多塵埃的工況條件下，容易使電動機出現(xiàn)堵轉、短路、斷相、漏電和長期過負荷導致絕緣受損等故障。一旦輸送機的動力傳輸裝置電動機發(fā)生故障，拆卸更換和修理電動機需要很長時間，這必將造成其所在生產線的停工,它甚至會影響整個大生產系統(tǒng)的工藝流程。另外，由于電機的故障、損壞所造成的其它事故以及導致工廠停產所造成的間接經濟損失則更為巨大。因此,超前、準確、及時地判斷電動機的故障,就能有效地防止災難性事故的發(fā)生。目前使用的電動機保護裝置中，電動機保護器集過(輕>載保護、缺相、過(欠>壓、堵轉、漏電、接地及三相不平衡保護等低壓保護于一身,具有設定精度高、節(jié)電、動作靈敏、工作可靠等優(yōu)點,并且可以遠程控制，十分適合對電動機的保護，電動機保護器在橋式起重機上通過保護電機來實現(xiàn)對起重機的保護缺相和相不平衡保護：由于缺相能引起電動機三相電流嚴重不平衡,故在設計時將缺相和相不平衡故障綜合考慮。根據電動機使用規(guī)范,相間不平衡及缺相的計算公式如下：%式中：I————三相最大電流I————三相最小電流I————三相平均電流電動機的相間不平衡采用反時限動作原理,即δ數越大,動作時間越短,考慮到電動機本身因素和測量值誤差,δ為10%時開始累加,大于150%時,保護器立即動作。接地保護：電動機內部最常發(fā)生的故障是定子繞組故障。究其原因，一般是因為電動機長時間或周期性過熱，導致絕緣狀況惡化。由于電動機定子繞組安裝在接地金屬外殼內，所以電動機內部發(fā)生的絕大部分故障都表現(xiàn)為接地故障。采用的接地保護類型及TA(電流互感器>的連接方式與發(fā)生接地故障時接地故障電流的大小相關。而接地故障電流的大小則與系統(tǒng)接地方式有關5大車運行機構控制系統(tǒng)設計5.1控制系統(tǒng)組成1>雙向晶閘管無觸點開關。2>PLC可選擇日本三菱系統(tǒng)。3>大車機構采用兩臺三相異步電動機驅動。5.2大車機構控制電路圖圖5.1大車控制回路圖5.2大車無觸點開關控制板圖5.3無觸點開關切換電阻調速圖5.4無觸點開關切換電阻調速控制板5.3大車機構的工作原理：大車機構包括電動機、制動器、減速器、卷