桥式起重机电气控制系统设计 - 图文(2)

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替换为SA2。

（2）同时，主钩主电路电源QS2改为凸轮开关SA1代替（SA1的“3”接U11、SA1的“7”接V11、SA1的“4”接U21、SA1的“8”接V21），主钩控制电路电源QS3改为SA2控制（SA2的“13”接PLC输入端的I4.1、SA2的“14”接DC24V电源的GND端），主控接触器KM替换为KM6。

（3）接触器KMD替换为KM8、接触器KMU替换为KM9、接触器KMB替换为KM7。

（4）去掉零压保护继电器KV，以及电磁阀YA1、YA2、YA3、YA4、YA5(电磁阀吸合模拟的是电磁制动器吸合松闸，因为实际中电磁阀是和电动机电源并接，即电动机工作的同时电磁阀动作，实验时，只要电动机动运转，我们就认为电磁阀处于吸合松闸状态)。

（5）增加主钩上升指示灯HL1、主钩下降指示灯HL2、副钩上升指示灯HL3、副钩下降指示灯HL4、小车向前指示灯HL5、小车向后指示灯HL6、大车向左指示灯HL7、大车向右指示灯HL8。

（6）SA、Q1、Q2、Q3的COM短接后接DC24V电源的GND端，SA1的“1”接PLC输入端的I2.6、“2”接PLC输入端的I2.7、“3”接PLC输入端的I3.0、“4”接PLC输入端的I3.1、“5”接PLC输入端的I3.2、“6”接PLC输入端的I3.3、“7”接PLC输入端的I3.4、“8”接PLC输入端的I3.5、“9”接PLC输入端的I3.6、“10”接PLC输入端的I3.7、“11”接PLC输入端的I4.0；Q1的“10”接I1.2、“11”接I1.1、“12”接I0.2；Q2的“10”接I1.4、“11”接I1.3、“12”接I0.3；Q3的“15”接I2.3、“16”接I2.4、“17”接I0.4。

（7）Q1的“1~9”一一对应“Q1-1~Q1-9”的两端；Q2的“1~9”一一对应“Q2-1~Q2-9”的两端；Q3的“1~14”一一对应“Q3-1~Q3-14”的两端。

2. 4 PLC选型设计

（1）I/O点数的选择

PLC平均的I/O点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的I/O点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I/O点最少，但必须留有一定的裕量。通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10％~15％的裕量来确定。

（2）存储容量的选择

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用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25%之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。

根据被控对象的I/0点数以及成本、工艺要求、扫描速度、自诊断功能等方面的考虑，我们采用SIEMENS公司的S7-200系列PLC就能满足要求了。SIMATIC S7-200系列是西门子公司小型可编程序控制器，可以单机运行，由于它具有多种功能模块和人机界面(HMI)可供选择，所以系统的集成非常方便，并且可以很容易地组成PLC网络。同时它具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，使得在完成控制系统的设计时更加简单，几乎可以完成任何功能的控制任务，同时具有可靠性高，运行速度快的特点，继承了和发挥了它在大、中型PLC领域的技术优势，有丰富的指令集，具有强大的多种集成功能和实时特性，其性能价格比高，所以在规模不太大的领域是较为理想的控制设备。

2. 5 其它元器件选型设计

主电路采用交流接触器控制正反转, 电机二次采用交流接触器分段切换电阻, 操作回路由联动台控制器控制, 保护回路采用电流继电器和接近开关。此外还有一些常用的低压电器，如开关电器、熔断器、主令电气和各类继电器等。

所选电机参数如下表

表2.5.1 电机技术数据表

型号规格 YZR160M1-6 YZR200L-8 YZR250M1-8 定子 功率KW 5.5 15 30 转速R 930 712 720 电流 15 33.5 63.4 过流 20 60 100 电压 138 178 272 转子 电流 25.7 53.5 68.8 2.5.1 刀开关的选择

刀开关的选用主要考虑一下几点:第一，根据使用场合去选择合适的产品型号和操作方式；第二，应使其额定电压等于或大于电路的额定电压，其额定电流应等于或大于电路的额定电流；第三，安装方式与定位尺寸。选择HR5型刀开关，额定电压380V，

总电流：15?3?33.5?63.4?141.9A，故可选刀开关型号为：HR5-200。 2.5.2 熔断器的选择

选择合适的熔断器主要考虑如下几点

（1）熔断器类型 应根据线路要求、使用场合、安装条件和各类熔断器的适用

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范围来确定。

（2）熔断器额定电压 应大于或等于线路的工作电压。

（3）熔体的额定电流 与负载的大小及性质有关，其选择方法是：

对于阻性负载的短路电流保护应使熔断器的熔体电流等于或大于电路的工作电流。而对于电动机负载，应考虑冲击电流的影响，应按下式计算：

多台电动机：

Ifu??1.5?2.5?INmax??IN?1.6?63.4?33.5?15?3A?449.82A

式中，INmax为容量最大的一台电动机的额定电流；?IN为其他电动机额定电流的总和。

（4）额定分断能力 必须大于电路中可能出现的最大故障电流。

（5）选择性保护特性 在电路系统中，电器之间的选择性保护特性非常重要，它能把故障产生的影响限制在最小范围内，即要求电路中某一支路发生短路或过载故障时，只有距离故障点最近的熔断器动作，而主回路的熔断器或断路器不动作，这种合理的选配称选择性配合。根据系统的具体条件可为熔断器之间上一级和下一级的选择性配合以及断路器与熔断器的选择性配合等。具体选择可参考各电路的保护特性。

综合以上各点选择NGT3型熔断器，额定电压380V，额定电流450A。 2.5.3 接触器的选择

接触器的选择主要依据以下几个方面： （1）根据负载性质选择接触器的类型。

（2）额定电压应大于或等于主电路的工作电压。

（3）额定电流应大于或等于被控电路的额定电流。对于电动机负载还应根据其运行方式适当增大或减小。

（4）吸引线圈的额定电压与频率要与所在控制电路的选用电压和频率一致。 实际应用中是用凸轮控制器控制绕线电动机的，凸轮控制器如图2.5.1所示,原理图如图2.5.2所示。而这里选用的是KT10系列的凸轮控制器。控制大车的凸轮控制器为KT10-25J/2,控制小车的为KT10-25J/1，控制副钩的为KT10-60J/1，控制主钩的为KT10-100J/1。

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图2.5.1 凸轮控制器

图2.5.2 凸轮控制器原理图

根据各电动机的额定电流可以分别选择接触器，控制各个电动机的接触器如表2.5.2所示。

表2.5.2

型号规格 YZR160M1-6 YZR200L-8 YZR250M1-8 定子 接触器 KT10--25 KT10--60 KT10-100 转子 导线 4 10 16 接触器 KT10--25 KT10--60 KT10-100 功率KW 转速R 电流 导线 过流 5.5 15 30 930 712 720 15 33.5 63.4 4 6 16 20 60 100 电压 电流 138 178 272 25.7 53.5 68.8

2.5.4 热继电器的选择

考虑到是交流电源，所以选取具有断相保护的JR20系列热继电器，同时具有温度补偿、整定电流可调和手动复位等功能，由电动机的额定电流选择热继电器，YZR160M1-6型电机可

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用JR20-16（熱元件代号6S），YZR200L-8型电机可用JR20-63（熱元件代号2U），YZR250M1-8型电机用JR20-63（熱元件代号6U）。

2.6 I/O地址定义

I/O地址定义如表2.2所示。

表2.2 I/O地址定义

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 功能 紧急开关SA4 启动按钮SB2 Q1 置零位Q1-12 Q2置零位Q2-12 Q3置零位Q3-17 舱门安全开关SA5 横梁安全开关SA6 横梁安全开关SA7 副钩上限位SQ1 连锁Q1-11 连锁Q1-10 连锁Q2-11 连锁Q2-10 小车后限位SQ2 小车前限位SQ3 大车右限位SB5 大车左限位SB7 连锁Q3-15 连锁Q3-16 主钩上限位SQ4 主钩控制SA-1 主钩控制SA-2 主钩控制SA-3 输入 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I2.6 I2.7 I3.0 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 功能 主控接触器KM6 接入电阻切换接触器KM1 接入电阻切换接触器KM2 接入电阻切换接触器KM3 接入电阻切换接触器KM4 接入电阻切换接触器KM5 主钩反向接触器KM8 主钩正向接触器KM7 主钩制动接触器KM9 主钩上升HL1 主钩下降HL2 副钩上升HL3 副钩下降HL4 小车向前HL5 小车向后HL6 大车向左HL7 大车向右HL8 输出 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 Q2.4 Q2.5 Q2.6

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