mq1633型门机plc电气控制系统分析港口电气专业学士学位论文.docx
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mq1633型门机plc电气控制系统分析港口电气专业学士学位论文
专科毕业设计（论文）
设计题目：
MQ1633型门机电气控制系统分析
系部：
电气工程系
专业：
电气自动化技术（港口方向）
班级：
港口电气101302
姓名：
张超学号：
103915130231
指导教师：
胡春玉职称:
讲师
2013年5月南京
摘要
门座式起重机（门机）是现代港口码头使用最为普遍的，工作性能较好和最为典型的电动装卸机械，结构复杂，机构最多，被广泛的应用于港口装卸作业。
门机要求在不同的场合有不同的速度进行工作，其目的在于确保生产安全和一定的工作效率，速度的控制必然离不开变频器和PLC，交流变频调速和其他调速方案相比，具有明显的优点，其速度可在整个调速范围内连续控制，开闭环特性好，调速比可达1:
100以上，调速精度正负1%，可以长时间低速运行，节能效果显著，省去了电动机转子侧的大功率电阻，实现自动化切换交流接触器和电动机正反装接触器，再加上系统传动用的是鼠笼式异步电动机，成本相对较低，维修较少。
关键词：
电气控制系统电气故障
Abstract
Electronicgantrycraneisoneoftheimportantproductionmachineriesinshipyard,butliftingaccidentsoccurfrequently,onepartwascausedbythefaultoftheelectricalsystem,andfurthermoreliftingequipmentfailurehasalsobeenoneofthefactorsaffectproduction.Theelectricalcontrolsystemisthecore.Comprehensiveunderstandingoftheelectricsystemcomposition,workingprinciple,routinemaintenanceforequipmenthaspositivesignificanceinkeepingtheequipmentingoodrunningandensuringtheproductionneeds.ThispaperemphaticallyanalyzestheprincipleofelectriccontrolsystemandtheneedleonthebasisoforiginalequipmentforadditionalPLCcontroltransformation,furtherimproveequipmentautomationdegreeandsecurity.
Keywords:
electricalcontrolsystemelectricalfault
目录
1引言1
2MQ1633门机的概述2
2.1MQ1633门机的简介2
2.2MQ1633主要技术参数2
2.3MQ1633门机的控制与保护3
3门机电气控制原理4
3.1门机电源控制原理4
3.2起升机构5
3.3变幅机构5
3.4旋转机构6
4PLC和变频器在大车行走和主钩升降中的应用7
4.1PLC和变频器介绍7
4.2系统组成8
4.3程序设计9
结论14
致谢15
参考文献16
1引言
门座起重机是港口码头数量和使用最多的、结构复杂、机构最多的、最典型的电动装卸机械。
它具有较好的工作性能和独特的优越结构，通用性好，被广泛地用在港口杂货码头。
作为一名港口机械电气维修工人，必须对门机的电气相关知识充分的理解，避免因为误操作而引起安全事故。
门机除电气控制保护装置外，还装有起重量或起重力矩限制器、起重机夹轨器等安全本文没有做机械方面详细介绍，在实习六个月的这段时间里通过不断的理论与实践的磨合，能把理论知识付诸实践，然后再通过实践总结出理论，本文由总到分的介绍了门机的主要机构，在具体详细的分析了某一机构的具体工作过程以及工作中常见的几种故障现象。
本文重点对MQ1633型门座起重机的电气控制系统进行分析，在港口作业过程中门机担任了至关重要的作用，门机的安装通常都是在码头，分为海侧和陆侧，通过沿码头铺设轨道实现门机的水平运行，在门机的大车大车运行机构中，大车行走通过8台7.5kw电机带动，通过夹轨器沿轨道做水平方向行走，运行停止通过安装在电机旁的8台制动器制动，门机工作时通过变幅，起升，旋转等机构的共同配合下，实现对货物的装卸。
它的工作机构具有较高的运转速度，起升速度可达60m/min，变幅速度可达50m/min，使用率高，每昼夜可达22h，台时效率也很高，一般可达100t/h以上；它的结构是立体的，不多占用码头的面积，具有高大的门架和较长距离的伸臂，因而具有较大的起升高度和工作幅度，能满足港口、码头、船舶和车辆的机械化装卸、转载，充分使用港口、码头场地，适应船舶的空载、满载作业，以及地面车辆的通行要求；还具有高速灵活、安全可靠的装卸能力，对提高装卸生产率，减轻繁重的体力劳动都具有重大的意义。
2MQ1633型门机的概述
2.1MQ1633型门机的简介
本起重机安装于惠龙港内港池码头，数量2台。
以抓斗作业为主、兼顾吊钩，采用380V，50Hz电缆供电。
设备的控制系统采用PLC控制，起升、旋转、变幅、行走系统均采用变频调速。
本机采用先进技术制造，结构布局合理，自重轻、效率高、操作简便、运行平衡、对位准确、维修方面和安全可靠，能适应24小时抓斗连续作业。
起重机结构形式为圆筒式主梁结构（板凳门架）。
采用四连杆组合臂架，齿条变幅，旋转采用滚柱回转大轴承。
能作起升/开闭、变幅、360°旋转及整机沿轨道行走。
起升/开闭机构、变幅机构和旋转机构按工作机构设计，行走机构按非工作机构设计。
起升/开闭、变幅、旋转机构三个工作机构既可单独动作也可进行联动动作，四大机构的操作均能在司机室内实施。
2.2MQ1633型主要技术参数
额定起重量：
10—30m25t
变幅速度：
≥50（m/min）
工作幅度:
最大33m，最小9.5m
行走速度：
27（m/min）
起升高度：
轨上28m，轨下15m
旋转速度：
1.5（r/min）
起升速度：
≥60（m/min）
尾部旋转半径：
≤8.5米
起重量：
16t<起重量≤25t
供电电源和方式：
380V，三相，50Hz
利用级别U8
载荷情况Q3
工作级别A8
电源上机方式：
单电缆卷筒上机
机构名称
利用级别
载荷情况
工作级别
起升/开闭机构
T8
L3
M8
旋转机构
T6
L3
M7
变幅机构
T6
L3
M7
大车行走机构
T4
L2
M4
起重机抗倾覆稳定性也要符合GB3811-83第Ⅳ级有关规定。
保证起重机在工作状态（≤20m/s风速）和非工作状态（处于锚定状态，71m/s风速）下，具有足够的整机稳定性能。
2.3MQ1633型门机的控制与保护
起升/开闭、大车、回转及变幅机构的调速系统起制动应平稳，反应灵敏，调速范围要广，低速时性能稳定，能够实现无级调速。
起升/开闭、大车运行、回转及变幅机构均要选用足够功率的交流变频电动机驱动，其中大车运行机构同支持机构共用一套调速装置，变幅、开闭机构各独用一套调速装置。
该装置均为全数字式交流矢量变频调速系统，可对各参数进行数字设定，对整套装置的工作参数进行显示。
起升/开闭机构根据负荷的变化进行恒功率和恒转距驱动，也可以根据负荷的变化实现速度和转距的均衡。
起升/开闭、大车运行及变幅机构通过设置合格的加减速时间，使得操作无冲击效应，当司机手柄回零时，驱动器首先将机构的转速降至额定转速的10%，再进行机械制动。
但在紧停或电源故障时，应立即制动。
起升/开闭、大车运行及变幅机构的电动机要选择响应性能好、抗过载能力强、散热能力佳的专用变频电机。
起重机各机构的运行联锁通过可编程序控制器（PLC）来完成，I/O点配置留有10%余量，可编程序控制器要独立供电，具有多种通信接口，PLC的CPU速度和内存能够满足起重机控制和管理的要求。
三门机控制原理
3.1门机电源控制原理
主电源经35kv/10kv高压变压器后经高压母线设备分别输送到各用电柜，再由各用电柜进行2次变压转换为所需电源，经高压隔离开关输送到门机各地表电箱，电箱由一400A空气断路开关和两个220v空气开关组成，由400A空开经卷筒电缆输送到电缆卷筒上面的中心受电器，经中心受电器与集电器，输送到门机的各个机构，实现固定部分与旋转部分电源的连接，频率为50赫兹的电压，经电压表电流表，再经电抗器，整流回馈电路，将交流电整流成直流电，然后经过各个机构的逆变器把直流电整流成连续可控的交流电输送到各机构电机，以对电机的控制，实现变频器，PLC，编码器，制动单元，限位开关，紧停开关，中间继电器，手柄等之间的连锁控制，在司机室内通过手柄操作，将信号经中间继电器（为避免信号干扰）传递到PLC模块输入端，通过PLC控制电机的运转，然后变频器再通过编码器的输出端实现对电机转速的控制，从而实现整个电气控制系统的自动化控制。
如图1所示电源接线图，U1，V1，W1经10kv/380变压器变为380v电压后经过消谐装置，急停开关后，直接引出的；U2，V2，W2经变压器T1后反馈到其相应的三相接线端。
P3C13,P3C14经过两相变压器后变为220V，通过整流单元整流成直流24v，10A的电源上和柜内电器柜的各电源处。
17，19端头接到联动台PLC输入的电源/PLC柜的接头上。
18,20分别是两个输出检测接头，他们通过C3C7，C3C8接到PLC柜内的两个模块输入口上。
在整流单元正常运行时，C3C7把闭合信号传递给PLC，经过内部处理后，模块输出端控制的接触器得电吸合，整流单元照常运行。
当整流单元发生故障时C3C8断开，把断开信号传到PLC，PLC经过处理信号控制输出模块的接触器使其常开触点闭合，整流单元停止，并通过变频器显示故障。
电流经过整流后，通过L+,L-输出的直流电源电对旋转机构，大车行走，起升机构，变幅机构的逆变器L+,L-端口供电。
图1.电源接线分布图
3.2起升机构
起升机构主要用于对货物的的提升和下降，该机构主要有两个电机，一个为支持机，另一个电机为开闭机，两个电机可以单独工作也可以同时工作，当联动台上面的抓斗/吊钩选择开关SA打到抓斗位置时，同时单机/双机打到双机位置时，两个电机同时工作即双机工作，反之则单机工作，当手柄打到上升档位时，上升方向的信号通过通讯卡控制变频器运行，制动器中继得电吸合后，制动器得电松开，电机正常运转，当手柄打回零位档时，上升方向运行信号断开，变频器控制电机减速停车，当电机运转停止且转速接近零时，制动器失电，抱闸制动，制动电阻消耗掉电机感生回路电能制动，自动的控制起升电机平稳停下来。
无论是什么形式的起重机，起升机构硬件组成基本一致：
吊钩、抓斗、限位、制动器、钢丝绳、电动机、减速器、钢丝绳卷筒。
三相异步电动机通过供电的变化来控制电机的正反转、高低速转、大小转矩转动，电动机的高速轴一般会连接至三级减速箱，通过减速箱改变速度和输出做功。
高速轴一般还会有高速制动器，在停车时制动器闸，防止吊在半空中的物件下滑造成安全事故。
减速箱的输出轴与钢丝绳卷筒通
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