电动葫芦电气控制系统的设计本科毕业论文.docx
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电动葫芦电气控制系统的设计本科毕业论文
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摘要
随着工业的发展，不断改善生产技术，提高生产效率，产品加工连续生产线，为了节省时间，提高经济效益，生产线的控制程序，也引起了人们的关注。
因为在操作过程中起着关键的作用，在整个过程中，PLC在工业控制领域得到了广泛的应用，可以控制
简单、可靠，所以，设计生产线的仿真，基于PLC的控制系统，该系统，可以提高生产部门的工作在一定程度上提高了工作效率。
电动葫芦是生产过程中主要起重设备的型号之一。
它主要是由减速器，运行机构，卷筒装置，吊钩装置，限位器，联轴器，锥形转子电动机等部分组成。
电动葫芦又可以叫升降机，它是一种小型的升降设备。
它可以用来升高或者降低物体，它是可以在水平方向上的起重运输装置。
在生产过程中我们都能随处看到电动葫芦。
它是一种轻型的设备，结构简单，易于操作与维修。
一般的电动葫芦只有固定的工作速度，它的结构是起升结构和移动装置。
广泛运用到生产线上货物的起重。
总的来说，电动葫芦的优点是操作简单，灵活经济，有很大的使用范围和发展的空间。
本设计的内容与功能是根据电动葫芦工作原理设计的控制系统，使组装好的电动葫芦能够顺利的完成启动、停止、上升、下降、左移、右移、限位和抱闸的功能，并且完
成电气控制的设计与组装。
关键词：
生产线；电动葫芦；PLC；起重
Abstract
Withthedevelopmentoftheindustry,andcontinuouslyimprovetheproductiontechnology,improveproductionefficiencyandproductprocessingcontinuousproductionline,inordertosavetime,improveeconomicefficiency,controlprogramoftheproductionline,alsocausedthepeople'sattention.Becauseplaysakeyroleintheprocessofoperation,inthewholeprocess,PLChasbeenwidelyusedinthefieldofindustrialcontrolcancontrolissimpleandreliable,sodesignandproductionlinesimulation,basedonthePLCcontrolsystem,thesystemcanimprovetheproductiondepartmentworkenhancedtheworkingefficiencytoacertainextent.
Electrichoistisoneofthemaintypesofhoistingequipmentintheproductionprocess.Itismainlycomposedofaspeedreducer,runningmechanism,reel,hookdevice,limiter,couplings,conicalrotormotorandotherparts.Electrichoistcanalsobecalledalift,itisasmallliftingequipment.Itcanbeusedtoraiseorlowertheobject,itcanbeinthehorizontaldirectionoftheliftingandtransportationdevice.Intheproductionprocess,wecanseetheelectrichoisteverywhere.Itisakindoflightequipment,simplestructure,easyoperationandmaintenance.Thegeneralelectrichoisthasonlyafixedworkingspeed,anditsstructureisaliftingstructureandamovingdevice.Widelyappliedtotheproductionofgoodsontheline.Ingeneral,theadvantagesofelectrichoistissimpleoperation,flexibleeconomy,thereisalargerangeofuseanddevelopmentofspace.
Thecontentandfunctionofthedesignisaccordingtothecontrolsystemofelectrichoistworkingprincipleofdesign,theassembledelectrichoisttothesmoothcompletionofstart,stop,riseandfall,shiftedtotheleft,shiftedtotheright,andbrakefunctionlimitandcompletedesignandassemblyofelectricalcontrol.
Keywords：
Productionline;electrichoist;PLC;lifting
引言1
1绪论1
1.1研究目的与意义1
1.2国内外现状错
误！
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1.3本文研究内容错误！
未定义书
签。
1.2研究背景..............................................................................................................................
错误！
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1.3国内外的研究现状..............................................................................................................
错误！
未定义书签。
1.4研究方法..............................................................................................................................
错误！
未定义书签。
2系统结构设计3
2.1系统机械结构方案选择3
2.2系统基本结构与功能6
3系统的硬件设计6
3.1电机选型6
3.1.1电机选型6
3.1.2电机驱动模块7
3.2人体红外感应模块8
3.3红外避障头错
误！
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3.4无线通信错
误！
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3.4.1遥控器错
误！
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3.4.2红外接收头错
误！
未定义书签。
3.4.3红外遥控概述错
误！
未定义书签。
3.5元器件说明错
误！
未定义书签。
4系统的软件设计错
误！
未定义书签。
4.1软件平台开发介绍17
4.2主程序流程图17
5系统实物制作与调试22
5.1系统实物制作22
5.2系统硬件调试22
5.3系统软件调试23
6结论23
谢辞25
参考文献26
附录27
桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计（论文）说明书第1页共39页
引言
电动葫芦它是一种重量轻体积小的一种起重的电气装置，自身重量轻，具有的体积小，操作简便，使用简单等优点，用在生产车间，工厂企业等地方。
它的起重的重量一般为0.2～70吨左右，它的提升的高度一般为2.5～25米左右。
它由电动机、传动带和链轮机构或卷筒组成，一般可以分为钢丝绳的电动葫芦和环链的电动葫芦这两种。
环链
的电动葫芦可以分为国产电动葫芦或进口电动葫芦；钢丝绳的电动葫芦一般有MD1型
或CD1型；轻小型电动葫芦、升降机、钢丝绳的提升机设备。
电动葫芦的主要的结构有：
减速的装置，运行的机构，吊钩的装置，卷筒的装置，联轴设备，缆线电流的接入器，限位开关，电动机可以采用是锥形转子型的电动机，集制动力和动力两种功能。
电
动葫芦的使用安装：
电动葫芦有门式起重机，单梁的起重机，桥式起重机，悬挂起重机。
要是进行系统的设计改造，还能作卷扬功能。
因此，它是提高了劳动的效率,改善了劳动条件的必备电气设备。
随着近几年我国的发展经济速度越来越快，我国生产车间、企业工厂也是越来越多。
所以，对电动葫芦的研究深入设计，研制性能更加好的电动葫芦起重系统是非常重要的。
一个功能强大的电动葫芦起重系统可以大大的提高一个生产车间的生产效率，同时还能保证操作者控制和使用者的安全。
继电器可以用来当做电控制的装置，是当输入的量变化值达到了规定的要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。
它达具有被控制系统和控制系统之间相互动作的关系。
一般都应用在自动化电气的控制电路中，它实际上就是用小
的电流去改变大的电流运行的一种“自动开关”。
所以在电路中有着转换电路、安全保护、自我调节的作用。
用继电器组成的控制系统具有着组装方便，价格经济等优点。
而PLC是在传统的继电器控制基础上发展起来的，它具有功能完备、可靠性高、使用灵活方便的优点。
本论文主要介绍了此次设计的电动葫芦电气控制系统的设计过程、具体原理、调试过程和最终结果；还有实物硬件接线的具体过程、所遇到的的问题以及解决方法和最终结果等。
1绪论
1.1研究目的与意义
电动葫芦是常见的起重设备，长期以来，电动葫芦的设计、制造、使用不重视能耗
等因素，能源的浪费在所难免。
而随着科学技术的革新与经济不断的发展，生产工艺的
不断进步和改进，尤其是计算机技术的应用，新型控制系统的出现，不断改变着电气控
制技术的面貌，设计一个简单并且性能优良的控制系统，更能适应经常变动的生产性能
要求，取得更好的经济效益是本设计的意义。
1.2国内外现状
电动葫芦是结合电动机，减速机和钢丝绳卷筒（或环链）为一体的一种小型起重设
桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计（论文）说明书第2页共39页
备，大多数还带有行走小车，配合单梁桥式或门式起重机，组成一个完整的起重机械。
电动葫芦的主体，是钢丝绳卷筒居中，一端是电动机，通过中间的转动轴，将动力传递到另一端的减速机，减速机带动卷筒（或环链）钢丝绳起重。
现在电动葫芦的电动机多采用锥形转子电动机，这种电动机能够在断电时自行制动。
以电动葫芦作为起升机构的起重机统称为葫芦式起重机。
这种起重机的核心是电动葫芦，并多为钢丝绳电动葫芦和环链式电动葫芦，以往电动葫芦除了作为单轨架空悬挂轨道起重运输设备用之外，多用来与电动单梁起重机和电动单梁悬挂起重机配套，用于车间，仓库等场
所，随着电动葫芦性能参数的扩展，从80年代开始，这种葫芦式起重机已不再局限于
作为轻小起重设备，大起重量的电动葫芦桥式起重机有代替起重量100t以下的轻，中
工作级别的普通桥式起重机的趋势，因为这种起重机自重轻，建筑高度低。
随着电动
葫芦结构形式的更新，特别是电动葫芦运行小车出现了多种形式的支撑和悬挂方式，
大大促进了葫芦式起重机的品种类型的增多与应用范围的扩大，80年代在国外，特别
是德国，芬兰，日本，英国，法国及保加利亚等国家的厂家，不禁相继研制生产出性能新进的电动单梁，悬挂和电动葫芦桥式起重机，还派生出先进适用的葫芦门式起重机，葫芦式抓斗起重机，葫芦吊钩抓斗两用起重机，葫芦吊钩抓斗电磁三用起重机，
葫芦式旋臂起重机葫芦式壁行起重机，葫芦桥式堆垛起重机及立体仓库用葫芦式巷道堆垛起重机。
葫芦式起重机品种，类型，规格的不断扩展及在起重运输设备中所占比例的增加，将使各种类型的葫芦式起重机形成一种独立而重的起重运输设备体系。
电动葫芦作为一种轻小型的起重设备，广泛用于国名经济的各个领域，而国内电动葫
芦近几年的发展却十分缓慢。
上世纪60年代到70年代初，我国从前苏联引进TV型钢丝绳电动葫芦，70年代初我国自行设计了CD1型钢丝绳电动葫芦取代TV型钢丝绳电
动葫芦，至目前为止CD1型电动葫芦在国内生产制造，使用已达30多年历史，期间，曾有一些厂家引进国外先进的生产制造技术，但均未获得广泛的推广应用。
电动葫芦
主要分为：
微型电动葫芦，HHXG型环链电动葫芦，HC型电动葫芦，DHP型环链电动葫芦，CD1、MD1型钢丝绳电动葫芦等。
1.3本文研究内容
如图1-1所示，它是由两个结构上相互联系的升降机构和移动装置组成，分别由升降电动机和移动电动机拖动。
升降机构电动机通过减速箱拖动钢丝卷筒。
升降的钢丝
卷筒1由电动机2经减速箱3拖动，住传动轴和电磁制动器4的锥形圆盘相连接。
电动
葫芦是借导轮的作用在工字梁上来回移动，而导轮由另一台电动机5经圆柱形减速箱驱动。
电动的行走机构设有电磁制动器，并用机械撞块限制前后两个方向的移动行程。
电磁制动器对主传动轴制动，在升降吊钩的极限位置装有行程限位开关，移动机构电动机经减速箱拖动行走导轮，行走导轮可以在工字轨道上来回滚动。
当它超出行程时，行程限制开关进行限位保护。
为了安全，电动葫芦采用电动控制，当操作人员离开岗位时，为了安全，电动葫芦就自动停车，避免事故发生。
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1-1电动葫芦结构图
2系统方案设计论证
2.1方案论证
目前电气系统控制常用的方法有两种：
分别为基于PLC的控制系统和基于继电器
的控制系统。
这两种控制方式的基本原理都是差不多的，都是用PLC和继电器作为系
统的中枢达到自动运行以及手动控制的目的。
电动葫芦控制系统结构并不复杂，其基本
原理是两台电动机的正反转。
2.2设计目标
本设计的目标是利用继电器控制系统和PLC控制系统设计出一套电动葫芦的控制
系统，并且在保证使用者安全的前提下实现电动葫芦起重机的上升、下降、左移、右移
和抱闸等功能。
2.3系统流程
如图2-1所示，按下启动按钮后，吊钩开始下降，下降到低位停止。
当操作者按下
桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计（论文）说明书第4页共39页
上升、下降、左移、右移任意一个按钮时，吊钩将会按照指定的方向移动。
吊钩碰到限位开关后停止等待操作者的下一个命令。
当系统中控制吊钩上升和下降的电动机处于停运状态，控制吊钩左移和右移的电机也处于停运状态时，抱闸系统就会抱闸。
图2-1电动葫芦电气控制系统流程图
3硬件系统设计
3.1继电器
3.1.1继电器的概述
继电器是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。
它具有控制系统（又称输入回
路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。
通常应用于自动化的控制电路中，
它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。
故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。
继电器一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、
压力、速度、光等）的感应机构（输入部分）；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。
3.1.2继电器的历史与前景
继电器如图3-1所示，它起源于20世纪60年代中后期，是在英国、澳大利亚和美
国的一些学者的倡导下开始进行研究的。
60年代中期，有人提出用小型计算机实现继
电保护的设想，但是由于当时计算机的价格昂贵，同时也无法满足高速继电保护的技
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术要求，因此没有在保护方面取得实际应用，但由此开始了对计算机继电保护理论计算方法和程序结构的大量研究，为后来的继电保护发展奠定了理论基础。
计算机技术
在70年代初期和中期出现了重大突破，大规模集成电路技术的飞速发展，使得微型处理器和微型计算机进入了实用阶段。
价格的大幅度下降，可靠性、运算速度的大幅度
提高，促使计算机继电保护的研究出现了垃圾。
在
70年代后期，出现了比较完善的微
机保护样机，并投入到电力系统中试运行。
80
年代，微机保护在硬件结构和软件技术
方面日趋成熟，并已在一些国家推广应用。
90
年代，电力系统继电保护技术发展到了
微机保护时代，它是继电保护技术发展历史过程中的第四代。
我国的微机保护研究起
步于20世纪70年代末期、80年代初期，尽管起步晚，但是由于我国继电保护工作者的
努力，进展却很快。
经过10年左右的奋斗，到了80年代末，计算机继电保护，特别是输电线路微机保护已达到了大量实用的程度。
我国对计算机继电保护的研究过程中，
高等院校和科研院所起着先导的作用。
从70年代开始，华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保
护装置。
1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上的新一页，为微机保护的推广开辟了道路。
在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保
护和发电机－变压器组保护也相继于
1989年、1994年通过鉴定，投入运行。
南京电力
自动化研究院研制的微机线路保护装置也于
1991年通过鉴定。
天津大学与南京电力自
动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器
厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于
1993年、1996年通过鉴定。
至此，
不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一
代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。
因此到了
90年代，我国继电保护
进入了微机时代。
随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了
很多理论成果，并且应用于实际之中。
看到继电器的历史，感觉继电器好像离我们
生活很远似的。
其实不然，我们平常生活中就接触了很多继电器，只是我们并不知道它是由于继电器的工作原理而产生工作的。
举个例子，我们生活中接触的最多的就是
电磁继电器。
它主要应用在3个领域，分别是汽车领域、家用电器、工业控制继电器。
就拿家用电器来说，它主要应用于控制压缩机电动机、风扇电动机和冷却泵电动机，以执行相关的控制功能。
继电器无论在生活还是在工业生产中都发挥着巨大的作用，那么他的前景会如何呢？
近年来，随着电子信息产业的飞速发展，作为基础元件的继电器被广泛应用在家电、通信、汽车、仪器仪表、机器设备、航空航天等自动化控制领域。
最近的统计数据显示，在电子元件产品中，继电器已经成为第一大产品。
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图3-1继电器
3.2PLC
3.2.1PLC的概述
可编程逻辑控制器简称PLC，它是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，
然后逐渐发展成为了以微处理器为核心，把自动控制的技术、通信技术与计算机技术融
为一体的新型工业自动控制的装置。
简单的来说PLC就是一台微型计算机，PLC能专
为工业控制应用而设计制作的一种控制的装置。
它具有很多的输入输出的接口，并且有
很高的驱动的能力。
而在实际的生产中。
PLC并不单一的对某种工业的应用，在实际的
应用过程中，它要根据硬件的需要来选用配置，软件编程也根据控制要求进行设计。
3.2.2PLC的历史与前景
1969年，美国数字设备公司研制了世界第一台可编程控制器，在美国的汽车生产线
上首次应用成功，并实现了生产的自动控制。
从此，这项技术迅速在世界各国得到推广
和使用，而我们国家在1974年也成功的研制出了第一台PLC，在1977年开始进行工业
推广应用。
到了20世纪70年代初，出现微处理器，很快就被引入到可编程控制器中，
是PLC增加了数据传输、运算和处理的功能，完成真正意义上有计算机特征的工业控制装置。
20世纪80年代初期，PLC在先进的国家中获得了广泛的应用。
很多国家生产
PLC日益增多，这标志着PLC进入了成熟的阶段。
到了20世纪末期，PLC的发展更加的适用现代工业的需要。
这个时期，适用PLC的工业控制的配套更加简单，它的功能
强大，所以成为了实现自动化生产、自动化管理的重要支柱。
如图3-1所示，为PLC的
桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计（论文）说明书第7页共39页
外部接口图。
图3-1PLC外部接口图
3.3其他元器件
（1）空气开关
空气开关，又可以叫空气断路器，它是断路器其中的一种。
是一种电路中电流超过额定电流会自动断路的开关。
空气开关是低电压和电力拖动系统中很重要的一种电器设备，它能控制和执行多种保护功能。
除了完成接触和能分开断电路以外，还能对电路或电气设备发生短路、过载和欠电压时进行保护，当然也可以用在不频繁地控制系统电路中。
（2）按钮开关
按钮开关是能用作启动、停止、正转反转、变速和互锁等的基本控制的控制中。
一
般每一个按钮开关都有两对触点。
每一对触点由一个常开接触点和一个常闭接触点组合而成。
当按下按钮开关时，这两对触点会同时执行动作，当常闭
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