桥吊电气控制原理图15

1、集装箱装卸桥电气控制原理图集版本v2.0季本山 叶子清 编南通航运职业技术学院常州基腾电气有限公司 2013-12前 言随着计算机技术的的发展尤其可编控制器（plc）、变频技术在港口起重运输机械中的运用，为港口起重运输机械设备的发展注入了新的活力。在智能化、自动化的电气控制系统极大提高了港口起重运输机械的装卸能力的同时，向港机电气控制系统的维护与修理人员提出了新要求，plc与变频控制技术不同于传统的接触器-继电器控制系统，维修人员不仅要能熟练掌握接触器-继电器控制原理，同时要掌握plc与变频技术及相关的计算机技术的技能。港口物流设备与自动控制作为我院国家骨干院校重点建设专业，我院相关专业教师根

2、据现代港机电气控制系统现状，结合职业教育特征，与常州基腾电气有限公司联合研制了集装箱桥吊电气控制模拟系统和门座式起重机电气控制系统模拟器。这两种电气控制模拟系统以电气真实容量小、机械模拟为原则。门机电气控制模拟系统将起升、行走、变幅和旋转四大机构的电气控制系统的电力驱动（变频器）和动力（电动机）的容量缩小，其他均与真实门机电控系统一致。在集装箱桥吊电气控制模拟系统中仅对起升机构、小车及吊具倾转的电气控制作处理，因其他机构电气控制与门机相似就不作模拟。我们根据门机和桥吊电气控制模拟系统编辑了这套电气控制图集，旨在通过分析与阅读电路图，使学生能掌握整机电气控制原理，根据电气故障现象分析故障出现的部

3、位，提高电气控制系统的维修水平。由于时间仓促，在电路中难免存在不妥之处。欢迎读者批评指正。 编者目 录第一章 读图说明1第二章 桥吊电气控制系统原理简介7第三章 桥吊电气控制系统原理图161、桥吊整机供电单线图d1d22、桥吊配电回路图p1p83、桥吊吊具倾转控制电路图a1a54、起升机构电气控制电路图h1h85、小车电气控制电路图t1t46、plc控制电路图c0c427、照明回路e1e8第一章 读图说明作为一位港机电气控制工程师，从事港口机械电气控制系统的维护与设计工作，那么你除了掌握可编程控制器、变频器、低压电器的基本知识外，还必须掌握成套控制系统设计的一些基本知识，才能设计出用户满意的港

4、口机械电气控制柜；在港口企业或港机制造企业从事港口机械电气控制调速系统的安装、调试或维修工作，你必须能够看懂电气图纸，了解设计者的设计思路，才能正确的布线、接线、调试或维修。看懂电气原理图，参考原理图和接线图接线是一位港机电气控制工程师从事港口机械电气控制系统调试与维护的基本功。因此在分析本册电气控制原理图前，请看懂本册原理图的通路标号、接线标号相关说明，以便快速地读懂原理图。1、通路标号通路标号也就是线号，电气原理图必须有线号，否则无法绘制接线图。线号可以使用字母，也可以使用数字，还可以字母和数字混合使用。在本册原理图中采用识图双坐标形式进行标注，就是既有横坐标，又有纵坐标。坐标线通常画在图

5、纸边框内，横坐标一般用数字18表示，纵坐标一般用字母ae表示。线号通常由两个部分组成第一单元以字母af开头，表示通路所位于原理纵坐标的位置，如线号为d21的线路一定是在纵坐标d所指示的区间内；第二单元由两数字组成，第一位数字表示线路位于横坐标的18中的某一区域，第二位数字表示在同一个区域内，竖线是向从左向右开始计数的线路数，横线是向从上向下开始计数的线路数，如线号c22中，第一个“2”说明线路位于横坐标的2区域内，第2个“2”则说明该c23-说明此线位于纵坐标为c、横坐标为2，是c2区域里的从左向右数第三根线。线路在c2同一个区域内从左（上）开始数是第二根线。如图1所示。图1 竖向的线路标号说

6、明线号一般标注在横线的上方或纵线的左侧，同一根线为同一个线号。特别注意，线号是一个电气通路的标号，相同线号的线应接在一起，并非一根导线一个线号。如图2所示。图2 同一根线在不同图页中的标注方法左图的图页是p1图 右图的图页是p2图与p1的b81连接说明到p2的a1说明到p1的a8在图2中，左图右上角的“p2a1主回路电源”是说明此电源的去向是到p2图中的a1位置；右图左上角的“p1a8”是说明电源与p1图的a8线相连接。说明此电源是去p7图中a1在图3 中，“p7a1”是说明此控制电源是到p7图中的a1。 在原理图中接触器或继电器线圈下方标出该接触器或继电器所用触点的数量和坐标，如图4所示。图

7、3 电源的去向标注 从图4的右图中可以看出，交流接触器km0线圈的下方标明了，km0的主触点（main）在原理图p1的a7位置上，只使用了2个常开辅触点（nc），其位置分别在原理图c1的b7、原理图c6上；km0的常闭辅触点（co）没有使用到，因此在原理图不作标注。 nc说明是常闭触点说明常开触点的位置图4 接触器触点的使用说明2、接线端标号在电气原理图中，一个器件（继电器、接触器）的不同触点和线圈画在图的不同位置，甚至画在多张图纸上。但在接线图中，一个器件的所有触点和线圈应画在一起。画图时可以只画实际使用的触点，不用的触点不画。也可以将所有触点都画出，不用的触点不接线。本系统控制柜的元器件的

8、编号是由两部分符号组成，第一部分是图纸页码，第二部分是元器件的编号。如p8km0，说明是p8图中0号接触器。图5 连接线端编号连接线是连接两个器件之间的电线，在控制柜中每个器件的接线端都有线管编号，这个编号也由两部分构成，前部和后部用一个短划来隔开。如图5所示。在图中器件1的接线端为p1b61，器件2接线端为p1ta1。第二章 集装箱桥吊电气控制主要电路原理简介一、起升机构控制起升机构由两台交流变频电动机（1.5kw，带风机）驱动，起升电机1和起升电机2分别用一套变频调速装置日本安川 h1000重负载高性能专用变频器，采取先到先服务的控制方式（联动台上起升和大车共用一个十字手柄）, 可分别不同

9、时地运行起升或大车机构。起升机构为带pg矢量控制，电机同轴连接，采用主从控制，起升电气驱动实物图如图1所示。 1、起升控制过程图1 起升电气驱动起升控制逻辑建立变频器速度给定，加减速给定信号、运行信号，终点旁路信号及紧停信号等，起升机构通过司机室联动台上的起升手柄手动操作，手柄的方向触点触发运行方向命令，手柄动作时，数字式主令手柄通过绝对值光电编码器发送一个格雷码至plc远程输入输出摸块。此信号通过plc软件运算，被校准为对应手柄零位为0、手柄最大为10000的数，此数值范围为-10000到+10000，与手柄编码器发送的格雷码数据一一对应，经过匀加减速运算（加减速时间在程序中设定）后送到起升

10、变频器。见图2。起升和下降各有4至5个档位，当手柄在不同档位间变化时，手柄给plc的数据是连续变化的。图2 岸桥起升机构电控系统控制过程起升电机通过通过旋转编码器将电机转速反馈给起升变频器，而将转速、电流、转矩等信号发送至plc，在plc中进行运算，再反过来控制电机，以达到更好的控制效果。例如在满载时，输出最大恒转矩，可达到额定转矩的170%甚至更高；而在空载或轻载时，为了提高工作效率，充分发挥电机功率，在plc中利用起升变频器送来的转速、电流、转矩等信号进行运算，模拟恒功率控制，实现基速以下恒转矩控制，基速以上恒功率控制。本模拟器采用力矩保护器信号模拟重载轻载工况，实现恒转矩和恒功率控制。起

11、升许可逻辑允许起升时，起升机构按照手柄命令的方向运行，许可逻辑不成立时，一个停止命令将送到变频器，从而起升机构产生正常的再生停止。当起升机构碰到上升极限限位时，要想退出极限位置，必须在按旁路按钮的同时反向打手柄方可退出极限位置。2、硬件保护：在出现设备错误或桥吊处于危险状况时，安全措施确保桥吊马上停止错误动作，并报警提示。因为这种保护一般是使用保护电器的触点来切断plc外部的硬件回路，因此叫做硬件保护。（1）紧停保护：当桥吊处于紧急状况，按此按钮。控制立即断开，所有制动器立即制动。紧停按钮安装在电气房侧、柴油机侧大梁，小车架以及司机室联动台上。紧停后，必须按复位按钮一次，起升变频器才能重新启动

12、运行。（2）起升超速开关：起升卷筒装有一个超速开关，起升、下降转速超过额定转速的115%时，超速开关动作，切断电路。同时，控制合指示灯闪烁。必须按复位按钮一次，起升变频器才能重新启动运行。（3）超高保护：主要指起升超高限位（又叫重锤或上极限），极限限位动作将切断起升电路，停止当前动作，制动器抱闸，必须按旁路按钮才能退出。（4）起升过载保护：桥吊装有一套重量传感装置。包括小车架上四个插销式重量传感器，右联动台上的液晶显示屏可以显示起升重量。另外，司机室的联动台上有一个超重指示灯，当负载超过额定负载100%，但不到110%时，该指示灯亮，并且蜂鸣器报警，但能慢速上升；当负载超过110%时，延时1.

13、5秒停止上升，超重指示灯亮，同时蜂鸣器报警，起升只能下降，不能上升，小车和大车也不能动作，必须将故障复位后方可动作。（5）变频器过热保护: 当驱动柜内部温度超过允许值时停止机构的运行。此外，任何一个变频器跳闸故障将通过打开变频器故障触点，切断电路并停止当前动作，可通过按故障复位按钮来复位清除掉产生故障的变频器。3、软件保护按钮、限位开关、继电器和接触器以及空气开关的辅助触点等输入设备接到plc的输入模块上，在plc程序中利用这些输入信号对各种输出进行相关的连锁条件设置。当plc监控到输入设备的各种异常变化时，切断相关电路，这叫做软件保护。如：（1） 起升电机制动器接触器检查，如果检查到制动器命

14、令和制动器接触器触点输入不一致达1.5秒，停止继电器失电。（2）起升电机制动器释放检查，如果检查到制动器释放限位输入和制动器接触器触点输入不一致达1.5秒、停止继电器失电。（3）起升电机制动器抱闸检查，如果检到马达制动器释放限位输入和制动器命令输出不一致达1.5秒，停止继电器失电。（4）起升着箱及松绳保护:当plc检测到着箱,将不允许继续下降,而只能慢速起升, 直到该状态解除。4、 起升附属机构控制（1）起升马达风机控制：当起升控制合时，起升马达风机启动，只要控制电源保持通电，风机就一直运行。如果2分钟内没有手柄指令信号，风机将自动停止。如果风机命令与接触器辅助触点反馈输入不一致达1.5秒，风

15、机接触器将失电，此时起升运行允许不满足，起升动作将被禁止直至此状态被改正。（2）起升变频器风机控制，当起升控制合时，起升变频器风机启动，只要控制电源保持通电，风机就一直运行，如果变频器风机命今与风机接触器辅助触点输入不一致达1.5秒。风机接触器将失电，此时起升运行允许不满足，起升动作将被禁止直至此状态被改正。二、小车机构控制小车机构由一台交流鼠笼式变频电机驱动。小车电机和俯仰电机由一套变频器控制，采取先到先行原则，为带pg的矢量控制。小车电气驱动实物图如图3所示。 1、小车控制过程图3 小车电气驱动小车控制逻辑建立变频器速度给定，加减速给定信号、运行信号，终点旁路信号及紧停信号等，小车机构通过

16、司机室联动台上的小车手柄手动操作，手柄的方向触点触发运行方向命令，手柄动作时，数字式主令手柄通过绝对值光电编码器发送一个格雷码至plc远程输入输出摸块。此信号通过plc软件运算，被校准为对应手柄零位为0、手柄最大为10000的数，此数值范围为-10000到+10000，与手柄编码器发送的格雷码数据一一对应，经过匀加减速运算（加减速时间在程序中设定）后送到小车/俯仰变频器。（图4）小车控制系统和起升控制系统原理基本相似。小车许可逻辑允许起升时，小车机构按照手柄命令的方向运行，许可逻辑不成立时，一个停止命令将送到变频器，从而小车机构产生正常的再生停止。当小车机构碰到极限限位时，要想退出极限位置，必

17、须在按旁路按钮的同时反向打手柄方可退出极限位置。2、小车硬件保护（1）超程保护: 在大梁前后各装有一个机械摆杆限位作为前后极限限位,当任一个限位断开时,会产生小车紧停，停止当前动作，制动器抱闸，需按住极限旁路按钮边操作手柄方可退出。（2）驱动器过热保护: 当驱动柜内温度超过允许值时,停止小车机构运行。排除故障后按故障复位按钮，然后可以重新启动小车机构。17 3、软件保护plc内部程序控制逻辑监控小车运行的异常状态，小车运行出现异常状况时切断小车运行电路。（1）小车电机制动器接触器检查，如果检查到制动器命令和制动器接触器触点输入不一致达1.5秒，停止继电器失电。（2）小车电机制动器释放检查，如果

18、检查到制动器释放限位输入和制动器接触器触点输入不一致达1.5秒、停止继电器失电。图4 小车机构电控系统控制过程（3）小车电机制动器抱闸检查，如果检到马达制动器释放限位输入和制动器命令输出不一致达1.5秒，停止继电器失电。（4）前后终点保护: 前后极限位置之前分别装有机械摆杆限位,作为小车前后终点停止用。（5）终点前减速检测保护: 在前后终点前位置,分别装有磁性接近限位开关,当小车以全速通过此减速限位后, 立即减速至20% 额定转速。三、吊具控制 岸桥吊具控制与轮胎吊基本相同，不同之处主要有：（1）岸桥吊具回转机构是由三台电机组合驱动完成的，可使吊具在水平、前后、左右三个方向倾转。 （2）岸桥吊具四角一般都有导板，用来使吊具准确就位。 （3）现代岸桥吊具一般具备电子防摇功能。 （4）现代岸桥吊具除了常规电缆连接外，有的还用专门的plc来控制，通过双线通讯来实现。四、小型工控机 小型工控机配有大尺寸显示器。当桥吊正常运行时，该显示器用以显示各机构运动状态。桥吊一但出现故障，在显示器上可以查找发生的所有故障。本机设有各机构多个常见故障。桥吊电控一旦有故障，显示屏就会用中文显示出来。操作人员可以查出故障内容，排除故障后，按左联动台的“故障复位”按钮，桥吊就又能正常运行了。 五、电气控制设备 该桥吊电气控制模拟系统共设有五个电气控制柜，分别为：1、电源控制柜 （1kp）2、起升控制柜 （