起重電控設計參考手冊

《起重電控設計參考手冊》是2012年3月1日機械工業出版社出版的圖書，作者是夏翔。

基本介紹

• 中文名：起重電控設計參考手冊
• 作者：夏翔
• 出版社：機械工業出版社
• ISBN：9787111372196

內容簡介

《起重電控設計參考手冊》第1篇從起重機分類開始，簡單介紹了與電控相關的起重機機械基礎知識；第2篇對起重機常用元器件及其在行業套用中的選型特點進行了分析；第3篇和第4篇重點介紹了變頻器和可程式序控制器在起重行業的套用；第5篇對國內起重電控相對薄弱的安全、接地、抗干擾、成櫃等問題提出了一些建議；第6篇系統介紹了橋門式起重機電控系統的設計計算方法；第7篇舉例介紹了幾個典型的起重電控設計案例。

本書重點介紹了採用變頻調速的橋式和門式起重機電控設計方法，對臂架型起重機有所涉及，但未對其旋轉和俯仰變幅機構作詳細論述。其他調速方式，如直流調速、調壓調速、渦流調速等，不在本書討論範圍。

圖書目錄

前言

第1篇 起重機基礎

1 起重機按機械構造分類

1.1 電動葫蘆

1.2 橋架型起重機

1.2.1 橋架型起重機的特點

1.2.2 橋式起重機

1.2.3 門式起重機

1.2.4 裝卸橋

1.2.5 半門式起重機

1.3 纜索型起重機

1.4 臂架型起重機

1.4.1 臂架型起重機的特點

1.4.2 門座起重機

1.4.3 固定式起重機

1.4.4 塔式起重機

1.4.5 桅桿起重機

1.4.6 壁行式懸臂起重機

1.4.7 懸臂起重機

1.4.8 平衡起重機

2 起重機按運載方式分類

2.1 固定式起重機

2.2 軌道式起重機

2.3 輪胎式起重機

2.4 浮式起重機

2.5 汽車起重機

2.6 履帶起重機

2.7 鐵路起重機

3 起重機按套用領域分類

3.1 港口起重機

3.1.1 岸邊貨櫃起重機

3.1.2 堆場貨櫃起重機

3.1.3 抓鬥卸船機

3.1.4 多用途起重機

3.2 冶金起重機

3.2.1 夾鉗起重機

3.2.2 電磁起重機

3.2.3 鑄造起重機

3.2.4 鍛造起重機

3.2.5 淬火起重機

3.2.6 電解鋁多功能起重機

3.2.7 陽極焙燒多功能起重機和堆垛多功能起重機

3.3 建築起重機

3.4 發電廠起重機

3.4.1 核電站起重機

3.4.2 水電站起重機

3.4.3 其他電廠起重機

3.5 造船廠起重機

3.6 其他

4 起重機基本概念

4.1 工作級別

4.1.1 起重機的使用等級

4.1.2 起重機各運行機構的工作級別

4.1.3 起重機作業頻度與電控器件選型的關係

4.2 主要參數

4.2.1 起升能力

4.2.2 跨度、輪距和軌距

4.2.3 幅度

4.2.4 起升高度

4.2.5 運行速度

4.2.6 生產率

4.3 工作機構

4.4 驅動方式

4.5 起升機構

4.5.1 起升機構的組成

4.5.2 驅動裝置

4.5.3 鋼絲繩卷繞系統

4.5.4 取物裝置

4.5.5 安全裝置

4.5.6 制動器

4.6 平移機構

4.6.1 基本概念

4.6.2 驅動系統

4.6.3 故障處理

4.6.4 注意事項

4.7 迴轉機構和變幅機構

4.7.1 迴轉機構

4.7.2 變幅機構

4.8 起重機作業的工藝流程

4.8.1 固定工藝流程

4.8.2 典型工藝流程

4.8.3 典型工藝運行曲線

4.8.4 不規則工藝流程

第2篇 常用元器件基礎

5 低壓元器件

5.1 接觸器

5.1.1 接觸器的主要參數

5.1.2 接觸器的主要附屬檔案和選件

5.1.3 接觸器的工作類別

5.1.4 超動次數

5.1.5 使用壽命

5.1.6 接觸器用於繞線轉子電動機轉子電阻切換

5.1.7 接觸器用於變壓器前端

5.1.8 起重行業的接觸器選型原則

5.1.9 起重行業電動機直接控制迴路接觸器設計示例

5.2 電動機熱保護

5.2.1 電動機斷路器

5.2.2 熱過載繼電器

5.2.3 電子過電流繼電器

5.2.4 熱敏保護繼電器

5.2.5 三合一電動機起動器

5.3 斷路器（塑殼開關和框架開關）

5.3.1 斷路器的主要參數

5.3.2 脫扣器

5.3.3 斷路器的主要附屬檔案

5.3.4 施耐德電氣斷路器的相關型號與選型

5.3.5 起重行業脫扣器選用原則概述

5.3.6 斷路器的選擇性與級聯

5.4 微型斷路器

5.5 繼電器

5.5.1 控制繼電器

5.5.2 小型中間繼電器

5.5.3 測量和控制繼電器

6 人機對話器件

6.1 主令控制器

6.1.1 運行軌跡圖

6.1.2 電氣閉合順序圖

6.1.3 控制手柄

6.1.4 電位器或旋轉編碼器選件

6.1.5 施耐德電氣的主令控制器型號簡介

6.2 懸掛式按鈕盒

6.3 手持式遙控器

6.3.1 手持式遙控器的優點

6.3.2 手持式遙控器的分類

6.3.3 使用遙控器操作時的注意事項

6.4 按鈕和指示燈

6.4.1 按鈕指示燈的分類

6.4.2 起重行業按鈕指示燈的基本用法

6.4.3 施耐德電氣的按鈕指示燈選型參考

6.5 萬能轉換開關

6.5.1 概述

6.5.2 K1/K2系列萬能轉換開關示意圖說明

6.5.3 起重機常用的特殊用途旋鈕開關舉例

6.5.4 旋鈕開關的定製

6.6 顯示屏人機界面

6.6.1 起重機人機界面的選用

6.6.2 人機界面型號介紹

7 檢測元件

7.1 限位開關

7.1.1 概述

7.1.2 限位開關的分類及選擇

7.1.3 施耐德電氣的限位開關產品簡介

7.1.4 重錘限位開關

7.1.5 凸輪限位開關

7.2 接近開關

7.2.1 電感式接近開關

7.2.2 電感式模擬量距離感測器

7.2.3 光電接近開關

7.3 旋轉編碼器

7.3.1 增量型旋轉編碼器

7.3.2 絕對值型旋轉編碼器

7.3.3 測量輪

8 電動機

8.1 錐形電動機

8.2 起重及冶金專用電動機

8.3 變頻電動機

8.3.1 變頻驅動對電動機的特殊要求

8.3.2 兩類變頻電動機

8.4 繞線轉子電動機

8.5 起重行業對電動機的選擇

9 變壓器

9.1 中壓變壓器

9.1.1 中壓變壓器基本概念

9.1.2 中壓變壓器的安裝位置

9.1.3 主變壓器與輔助變壓器

9.1.4 起重機中壓變壓器的選用原則

9.2 隔離變壓器

9.2.1 常見的隔離變壓器

9.2.2 隔離變壓器的使用注意事項

9.2.3 施耐德電氣的隔離變壓器產品

10 稱重設備

10.1 起重機電子秤

10.1.1 用途

10.1.2 分類

10.1.3 要求

10.1.4 數字式稱重設備

10.2 負荷限制器

10.2.1 用途

10.2.2 分類

10.2.3 要求

第3篇 變頻器

11 變頻器及選件

11.1 變頻器基礎

11.1.1 變頻器的構成

11.1.2 V/F控制或電壓矢量控制

11.1.3 電流矢量控制

11.1.4 共直流母線系統

11.2 變頻器的常用選件

11.2.1 交流電抗器

11.2.2 直流電抗器

11.2.3 電動機電抗器

11.2.4 能耗制動和回饋制動單元

11.2.5 其他常用的變頻器選件

11.2.6 AFE

11.3 施耐德電氣的ATV71變頻器及常用選件

11.3.1 ATV71基本電壓等級的主要型號及附屬檔案選型

11.3.2 施耐德電氣變頻器產品一覽

12 變頻器在起重行業上的設計與調試

12.1 基本設計概念

12.1.1 輸入輸出設定

12.1.2 基本參數設定

12.1.3 指令通道的設定和切換（選單1.6 ：命令）

12.1.4 故障管理（選單1.8 ：故障管理）

12.2 套用參數設定

12.2.1 加減速時間和斜坡類型（選單1.7 ：套用功能【斜坡】）

12.2.2 停車類型（選單1.7 ：套用功能【停車設定】）

12.2.3 速度給定

12.3 開環起升機構的參數設定與調試

12.3.1 制動器與起制動過程

12.3.2 變頻器控制模式與制動器控制

12.3.3 開環起升機構的調試和制動器邏輯控制參數設定

12.3.4 制動邏輯控制曲線其他參數的設定

13 變頻器起重套用功能宏的設計與參數設定

13.1 寸動

13.1.1 關於寸動

13.1.2 寸動功能的實現

13.2 懸掛式按鈕盒的調速（選單1.7 ：套用功能【加減速】）

13.3 速度微調（選單1.7 ：套用功能【給定附近加減速】）

13.4 停止限位開關管理（選單1.7 ：套用功能【限位開關】）

13.5 制動器故障監控（選單1.7 ：套用功能【制動邏輯控制】）

13.6 輕載升速（選單1.7 ：套用功能【高速提升】）

13.7 簡單的定位功能及減速時間最佳化

13.7.1 兩種實現簡單定位功能的辦法

13.7.2 減速功能最佳化

13.8 使用制動器返回觸點

13.8.1 使用制動器反饋觸點的設定

13.8.2 制動器故障處理

13.9 多電動機切換

13.1 0轉矩均衡

13.1 0.1 問題的提出

13.1 0.2 通過電動機的轉差實現轉矩均衡

13.1 0.3 通過【負載平衡】功能實現轉矩均衡控制

13.1 0.4 通過模擬量主從控制模式實現轉矩均衡功能

13.1 0.5 通過主從控制功能卡（工藝卡）實現轉矩均衡功能

14 其他

14.1 制動方案選擇

14.1.1 常見的制動方案

14.1.2 選擇制動方式的基本原理

14.1.3 回饋制動方案的設計

14.1.4 回饋制動器件的選型

14.2 抗諧波設計

14.2.1 對諧波控制的要求

14.2.2 常用諧波控制方式

14.2.3 起重機抗諧波處理

14.3 其他調速方式簡介

14.3.1 直流調速器

14.3.2 定子調壓調速器

第4編可程式序控制器

15 可程式序控制器的設計

15.1 可程式序控制器基礎

15.1.1 概述

15.1.2 小型PLC系統

15.1.3 中型PLC系統

15.1.4 大型PLC系統

15.2 可程式序控制器硬體

15.2.1 控制系統的設計

15.2.2 PLC的設計

16 PLC系統設計舉例

16.1 中型系統（BUSX系統）設計

16.1.1 基本方案

16.1.2 模組配置

16.2 大型系統（BUSX+FIPIO+STB）設計

16.2.1 基本配置

16.2.2 模組配置

16.3 小型系統（CanOpen+OTB）設計

16.3.1 基本配置

16.3.2 模組配置

17 可程式序控制器軟體

17.1 起重機控制軟體

17.2 任務

17.3 程式語言

17.3.1 梯形圖（LD）語言

17.3.2 指令表（IL）語言

17.3.3 功能塊圖（FBD）語言

17.3.4 連續功能圖（CFC）語言

17.3.5 順序功能圖（SFC）或Grafcet語言

17.3.6 結構化文本（ST）語言

18 網路和通信

18.1 基本知識

18.1.1 網路和通信

18.1.2 單主系統和多主系統

18.1.3 指令和通令

18.2 常用通信協定簡介

18.2.1 ModBus通信協定

18.2.2 CANOpen通信協定

18.2.3 FIPIO通信協定

18.2.4 ModBusTCP通信協定

18.2.5 ProfibusDP通信協定

18.2.6 DeviceNET通信協定

19 故障、停機請求和停機方式

19.1 停止方式

19.1.1 0級停止模式（ATG）

19.1.2 1級停止模式（AT1）

19.1.3 2級停止模式（AT2）

19.1.4 3級停止模式（AT3）

19.2 停止請求

19.3 故障類型

19.4 停機過程、停機請求、故障及復位

19.5 程式處理

第5篇 接地、干擾、安全及其他

20 基本概念

20.1 基礎知識

20.1.1 大地、地與接地

20.1.2 接地的作用

20.1.3 外露導電部分（ECP）

20.1.4 人身安全保護

20.2 中壓變壓器二次側接地系統

20.2.1 IT接地系統

20.2.2 TT接地系統

20.2.3 TN接地系統

20.3 起重機的接地系統

20.3.1 概述

20.3.2 低壓供電起重機的接地

20.3.3 中壓供電起重機的接地

21 接地與安全

21.1 直接接觸的安全保護

21.1.1 隔離保護

21.1.2 剩餘電流動作保護繼電器（RCD）

21.2 間接接觸的安全保護

21.2.1 常規的間接接觸安全保護措施

21.2.2 起重機間接接觸保護的特點

21.2.3 起重機不同接地模式的間接接觸保護

21.3 設備及火災防護

21.4 變頻驅動起重機接地與安全小結

21.4.1 直接接觸人身安全保護

21.4.2 間接接觸人身安全保護和設備火災防護

21.5 起重機的防雷

21.5.1 防一次雷（防直擊雷）

21.5.2 防二次雷（防感應雷）

21.5.3 對起重機防雷設計的建議

22 接地與抗干擾

22.1 電磁干擾基礎

22.1.1 定義

22.1.2 干擾源

22.1.3 敏感設備的信號迴路

22.1.4 干擾的疊加形式

22.2 電磁耦合

22.2.1 傳導性耦合

22.2.2 場耦合

22.3 電磁兼容（EMC）

22.3.1 電磁兼容概念

22.3.2 EMC設計原則

22.4 接地及布線工藝

22.4.1 控制系統接地

22.4.2 布線原則

23 成櫃設計

23.1 概述

23.1.1 櫃體選取的基本原則

23.1.2 觀察區間和操作區間

23.1.3 元器件安裝的注意事項

23.2 電氣接線

23.2.1 銅質預絕緣冷壓端子（簡稱接線端頭）接線

23.2.2 接線端子的質量要求

23.2.3 接線端子的接線工藝

23.2.4 接線端子的接線原則

23.2.5 電氣接線的一般原則

23.3 電纜

23.3.1 起重電控電纜選擇的一般原則

23.3.2 載流量速查表

23.3.3 根據允許電纜長度驗算電纜截面積

23.4 銅排設計參考

23.4.1 兩段銅排之間的連線

23.4.2 銅排的爬電距離和電氣間隙

23.4.3 銅排的載流能力

23.4.4 銅排載流能力的修正

23.5 其他注意事項

23.5.1 櫃體加工注意事項

23.5.2 重點保護線路

23.5.3 起重機調試的安全問題

第6篇 控制系統的設計和計算

24 變頻器的選型與計算

24.1 變頻器功率估算

24.1.1 根據電動機功率估算變頻器功率

24.1.2 根據電動機的電流估算變頻器功率

24.1.3 根據起升重量和起升速度估算變頻器功率

24.1.4 估算變頻器功率的風險

24.2 變頻器功率計算

24.2.1 根據計算選擇變頻器功率

24.2.2 變頻器的安全係數

24.3 起升機構變頻器選型計算

24.3.1 起升機構變頻器選型所需參數

24.3.2 變頻器的選型

24.3.3 起升機構變頻器選型的進一步分析

24.3.4 制動器件選型的進一步分析

24.4 平移機構變頻器選型計算的幾個關鍵參數

24.4.1 平移機構的重量

24.4.2 起重機的“修正重量”

24.4.3 摩擦係數

24.5 平移機構變頻器的選型計算

24.5.1 平移機構變頻器選型所需參數

24.5.2 變頻器的選型

24.5.3 制動器件的選型

25 制動方案的選擇

25.1 工藝流程分析

25.1.1 起重機工藝流程圖

25.1.2 起重機分時段運行狀態分析

25.1.3 起重機分時段電氣狀態分析

25.2 起重機電氣狀態分析表的填寫

25.2.1 負載功率

25.2.2 回饋能量

25.3 選擇制動方案

25.3.1 計算不同制動方案的節能效果

25.3.2 選擇制動方案

26 中壓變壓器的設計基礎

26.1 概述

26.1.1 中壓變壓器設計的基本概念

26.1.2 中壓變壓器接地模式的設計

26.1.3 中壓變壓器容量設計的基本原則

26.2 已知工藝流程時的中壓變壓器計算

26.2.1 起重機電氣狀態分析表

26.2.2 起重機電氣狀態分析表的編制

26.2.3 計算並選取中壓變壓器的容量

27 低壓配電保護系統的設計基礎

27.1 斷路器

27.1.1 總斷路器的設計原則

27.1.2 總斷路器的主要功能

27.1.3 總斷路器的額定電流計算

27.1.4 總斷路器分斷能力的設計分析

27.1.5 總斷路器下端頭短路電流的計算

27.1.6 總斷路器脫扣單元的選擇

27.1.7 總斷路器其他功能附屬檔案的選擇

27.1.8 機構斷路器（採用變頻調速的機構）

27.2 接觸器

27.2.1 起重電控的單主、多支和雙重系統

27.2.2 主接觸器的選型

27.2.3 主接觸器的控制

27.2.4 機構接觸器的選型（採用變頻調速的機構）

27.3 配電保護系統的其他常用器件

28 運行機構的設計基礎

28.1 起升機構

28.1.1 安全保護

28.1.2 驅動控制模式

28.1.3 變頻器配置

28.1.4 弱磁升速

28.1.5 特殊套用中減速機構對起升電控的影響

28.2 平移機構電控設計基礎

28.2.1 安全保護

28.2.2 控制模式

28.2.3 變頻器配置

29 起重機特殊功能設計

29.1 大車糾偏

29.1.1 問題的提出

29.1.2 大車糾偏的原理

29.1.3 行走偏差的檢測方法

29.1.4 單邊運行的風險和處理

29.1.5 施耐德電氣的大車糾偏工藝卡軟體簡介

29.2 起升同步

29.2.1 問題的提出

29.2.2 起升同步的方法

29.2.3 施耐德電氣的起升同步工藝卡軟體簡介

29.3 小車同步

29.3.1 問題的提出

29.3.2 小車同步的方法

29.3.3 施耐德電氣的雙小車同步工藝卡軟體簡介

29.4 轉矩均衡

29.5 防搖

29.5.1 問題的提出

29.5.2 採用機械方法進行防搖

29.5.3 採用電氣方法進行防搖

29.5.4 無感測器電氣防搖工藝卡

29.6 抓鬥控制

29.6.1 問題的提出

29.6.2 抓鬥卸料的半自動運行

29.6.3 施耐德電氣的抓鬥操作自動控制軟體舉例

29.7 定位

29.7.1 基本概念

29.7.2 定位精度

29.7.3 定位方式

第7篇 設計實例分析

30 50t/10t橋式起重機設計實例

30.1 已知參數

30.1.1 主起升機構

30.1.2 副起升機構

30.1.3 大車機構

30.1.4 小車機構

30.1.5 其他

30.2 變頻器計算

30.2.1 主起升機構計算

30.2.2 副起升機構計算

30.2.3 大車機構計算

30.2.4 小車機構計算

30.3 其他元器件的計算

30.3.1 中壓變壓器容量需求計算

30.3.2 總斷路器計算

30.3.3 主接觸器計算

30.3.4 機構斷路器和機構接觸器計算

30.3.5 輔助迴路計算

30.3.6 兩個特殊變化

31 某抓鬥式散貨裝卸橋的設計實例

31.1 已知參數

31.1.1 起升機構

31.1.2 小車機構

31.1.3 大車機構

31.1.4 其他

31.2 變頻器功率計算

31.2.1 起升機構變頻器計算

31.2.2 小車機構變頻器計算

31.2.3 大車機構變頻器計算

31.3 工藝流程和能耗狀態分析

31.3.1 工藝流程圖

31.3.2 電氣狀態分析（能耗，滿載順風）

31.4 制動方案

31.4.1 全能耗制動方案

31.4.2 回饋制動方案

31.4.3 AFE方案

31.4.4 成本效益分析

31.5 配電保護部分的選型

31.5.1 全能耗方案

31.5.2 全回饋或AFE方案

32 某鑄造起重機設計實例

32.1 已知參數

32.1.1 主起升機構

32.1.2 副起升機構

32.1.3 大車機構

32.1.4 主小車機構

32.1.5 副小車機構

32.1.6 其他

32.2 實際功耗計算

32.2.1 主起升機構

32.2.2 副起升機構

32.2.3 大車機構

32.2.4 主小車機構

32.2.5 副小車機構

32.3 驅動系統設計

32.3.1 常規設計方案

32.3.2 另一種設計方案

32.3.3 兩種系統方案的比較

32.4 減速器構造對電氣設計的影響

32.4.1 主起升的減速器構造

32.4.2 行星齒輪減速箱的電控方案

33 某600t浮式桅桿起重機的設計實例

33.1 已知參數

33.1.1 起升機構

33.1.2 副起升機構

33.1.3 變幅機構

33.1.4 移船機構

33.1.5 其他

33.2 計算結果

33.2.1 主起升機構

33.2.2 副起升機構

33.2.3 變幅機構

33.2.4 移船機構

33.2.5 選型與設計

33.3 諧波處理方案分析

33.3.1 AFE方案

33.3.2 12脈波整流方案

33.3.3 其他方案

33.4 其他特殊設計點

33.4.1 柴油發電機組

33.4.2 接地

33.4.3 發電機保護

附錄

附錄A 施耐德電氣D、F系列接觸器的壽命曲線

附錄B 施耐德電氣常用類型2組合表

附錄C 施耐德電氣常用斷路器選擇性配合表

附錄D 施耐德電氣常用斷路器級聯配合表

參考文獻