毕业设计（论文）-基于PLC控制的桥式起重机的设计.doc

基于PLC控制的桥式起重机的设计 内容摘要： 本文研讨基于可编程序控制器（PLC）和变频器的桥式起重机控制系统的改进。阐述了交流桥式起重机在实际中的应用以及PLC在改造方案中的确定，亦涉及在改造过程中设备的选型。本文以西门子S7-200系列PLC为例，讲述了PLC在交流桥式起重机改造中的的控制方案。与传统控制方案相比，采用PLC控制的桥式起重机可以简化繁重的设备，使控制更加安全可靠。从经济效益与环境效益的角度分析，本设计虽然前期投入一部分资金用于购买PLC及变频器等设备，但是长期运行后的维修成本远低于原系统，并且节能可达30%左右。设计中变频器通过PLC进行无触点控制，使设备运行更加准确，并且减轻了人员的劳动强度，提高了工作效率。 关键词：桥式起重机 PLC 控制系统 目 录 摘 要 I 前 言 1 本课题设计的意义、主要内容及基本参数 1 第一章 变频调速的基本原理 4 1.1 变频调速的基本原理 4 1.2变频器的基本结构和功能 6 1.2.1变频器的主电路 6 1.2.2变频器的控制电路构成 7 第二章 桥式起重机变频控制系统的硬件设计 15 2.1总体设计方法 15 2.2 PLC技术简介 16 2.2.1 PLC概述 16 2.2.2 Siemens S7-200结构及工作原理 17 2.3部件的选择 18 2.3.1电机的选用 18 2.3.2变频器的选用 20 2.3.3 PLC的选用 23 2.3.4常用辅件的选择 24 2.4起重机变频调速系统设计 26 2.4.1系统控制的要求 26 2.4.2控制系统的1/O点及地址分配 26 第三章 桥式起重机变频调速系统软件设计 30 3.2 PLC程序设计 32 3.2.1 PLC编程软件概述 32 3.2.2程序设计 33 第四章 结束语 41 致 谢 42 参考文献 43 前言 桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。 传统桥式起重机采用继电器控制与串电阻调速，使用凸轮控制器控制各台电动机。而桥式起重器一般在码头、厂房内，工作环境相当恶劣，并且重载下频繁起动、制动、反转、变速等，要求有一定的调速范围。所以传统的继电器控制与串电阻调速已呈现诸多弊端，有必要采用新的控制方法对其进行改造。 随着工业自动化的发展，PLC、变频器在工厂设备改造中得到了广泛应用。PLC具有可靠性高，抗干扰能力强，适应性强，应用灵活，编程方便，易于使用，控制系统设计、安装、调试、维修方便，维修工作量少等一系列的优点。而变频器可以提供频率可调的交流电源，并且可以实现多段速度控制。因此，PLC的控制方式在桥式起重机的改造中十分流行。 本文着重论述如何采用PLC作为控制核心，采用变频器拖动电动机，实现传统的继电器控制桥式起重机的改造。为降低工作人员劳动强度，采用三档位的主令控制器作为操作面板。PLC作为整个控制系统的核心，它接受主令控制器发出的向前、向后、零位、调速等控制信号，限位器输入的限位信号，以及安保电路输入的保护信号，经PLC内部运算后分别发送给四台变频器。变频器接受来自PLC的控制信号，控制电动机按照操作人员的操作运行。主令控制器的开关与常用的启动、停止等按钮集中于控制舱内的操作面板上，供操作人员操作使用。 经改造的桥式起重机有以下优点： ⑴桥式起重机的启动、制动、加速、减速等过程更加平稳快速，定位更加准确，减少了负载波动，安全性大幅提高。 ⑵系统运行的开关器件实现了无触点化，具有半永久性的寿命。 ⑶由于电动机启动电流限制得较小，频繁启动和停止时电动机热耗减少，寿命延长。 ⑷电磁制动器在低速时动作,其闸皮的磨损很小，使用寿命延长。 ⑸降低了对电网的冲击。 ⑹节约能源，变频调速的启动、制动、加速、减速等过程中，电机运行电流小。以本案来讲，节能可达30%左右。 系统设计要求 有1台交流桥式起重机系统采用接触器控制电源电路的启动、停止、限位；使用凸轮控制器控制大车、小车、副钩电动机的前进、后退、零位、加速、减速而主钩的前进、后退、零位、加速、减速等动作使用主令控制器完成 改造一台交流桥式起重机，采用起重用绕线式交流异步电动机拖动，其中横梁的移动使用2台相同的电动机，小车的移动使用1台电动机，主钩和副钩各使用1台电动机。用PLC作为控制核心，采用变频器拖动电动机，实现传统的继电器控制桥式起重机的改造。为降低工作人员劳动强度，采用三档位的主令控制器作为操作面板。 题目分析 题目中原有的交流桥式起重机系统采用接触器控制电源电路的