基于PLC的起重机控制系统的毕业设计论文Word格式.docx
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指导教师：
潘国锋（职称：
副教授）
2013年5月25日
无锡太湖学院本科毕业设计（论文）
诚信承诺书
本人郑重声明：
所呈交的毕业设计（论文）基于PLC的起重机控制系统的设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。
班级：
机械93
学号：
作者姓名：
2013年5月25日
信机 系 机械工程及自动化 专业
毕业设计论文任务书
一、题目及专题：
1、题目 基于PLC的起重机控制系统的设计
2、专题
二、课题来源及选题依据
随着功率电子技术的发展,早在六十年代后期,国外就开始致力于晶闸管定子调压调速技术的开发研究.目前,该技术己进入了成熟稳定的发展应用阶段.可编程序控制器PLC引入到交流电气传动系统后,使传动系统性能发生了质的变化.在桥式起重机中实现大小车的自动控制和故障诊断、检测显示等,达到了新的技术高度。
由变频器构成的交流调速系统可取代直流调速系统,是随着计算机技术特别是大规模集成电路制造技术的不断发展的必然结果,符合起重机的发展趋势,适合发展大起重量的起重机。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
①熟悉基于PLC的起重机控制技术的发展历程，特别是近十年来提出的可编程控制器与变频器相结合的控制系统；
②熟练掌握起重机的运动控制系统；
③熟练掌握变频器的控制原理，以及熟知PLC的工作原理和熟练使用编程指令
四、接受任务学生：
机械93班 姓名仲从宇
五、开始及完成日期：
自2012年11月12日至2013年5月25日
六、设计（论文）指导（或顾问）：
指导教师 签名
签名
教研室主任
〔学科组组长研究所所长〕 签名
系主任 签名
2012年11月12日
摘要
桥式起重机是机械生产中最常用的一种起重机械，在生产过程中起着非常重要的作用。
所以提高桥式起重机的运行效率，确保运作过程中的安全保障和降低生产成本是非常重要的。
传统的桥式起重机一般都是采用起重用绕线式交流异步电动机拖动。
起升机构和运行机构上的电机一般都是采用转子串电阻调速方式。
这种调速方式操作复杂，可靠性差，故障率高，且电能浪费大，效率低。
随着近几年控制技术的飞速发展，我们可以针对桥式起重机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器等技术应用到桥式起重机控制系统中。
本次设计主要讨论的是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。
并且阐述了PLC和变频器控制的基本原理。
PLC系统采用西门子公司的S7-200，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度，吊钩的升、降方向和速度，同时能检测各个电机故障现象。
该设计主电路中改变电动机的工作状态主要由变频器来实现，在控制电路中实现桥式起重机的各种功能主要由PLC来实现。
最后对可编程控制器进行软件设计，编制出安全可靠高效的控制程序。
关键词：
桥式起重机；
变频器；
可编程控制器
Abstract
Bridgecraneisthemechanicalproductionofthemostcommonlyusedasatheprocessofproduction.Sotoimprovetheefficiencyofbridgecrane,ensurethesecurityoperationprocessandreducecostofproductionisveryimportant.
Traditionalbridgecraneisusedcommonlyonreuseofwoundrotorasynchronousmotordragcommunication.Hoistingmechanismandoperationalmechanismonthemotorrotorseriesresistancespeedcontrolmodeisgenerallyadopted.Butthiswayofspeedregulatingoperationcomplexity,poorreliability,failurerateisrecentyears,wecanaccordingtotheaboveproblemsexistinginthebridgecranecontrolsystem,theprogrammablecontrollerandfrequencyconverterisappliedtothebridgecranecontrolsystem,andthedetailed
design.
Thisdesignismainlydiscussedtheimprovementoftheprogrammablecontroller（PLC）andinverterbridgecranecontrolsystem.AndexpoundedthebasicprinciplesofPLCandfrequencyconvertercontrol.AdoptingSiemensS7-200PLCsystem,cancontrolthecranecart,thedirectionandspeedofthecar,theascendinganddescendingdirectionandspeedofthedetectvariousmotorfaultphenomenon.Inthisdesign,Changingtheworkingstateofthemotorincircuitmainlybythefrequencyconverterdevicetorealize.InthecontrolcircuittoachievethefunctionsofbridgecraneismainlycomposedofPLCtorealize.Finallytheprogrammablecontrollersoftwaredesign,developthesafe,reliableandefficientcontrolprogram.
Keywords:
Bridgecrane;
frequencyconverter;
programmablelogiccontroller
摘要III
AbstractIV
目录V
1绪论1
1.1桥式起重机的简介1
1.2本课题研究的内容和意义1
1.2.1课题设计的内容：
1
1.2.2课题设计的意义2
1.3国内外起重机控制系统的发展状况2
2桥式起重机的控制3
2.1桥式起重机的主要结构及运动形式3
2.2传统桥式起重机的控制原理4
2.3传统桥式起重机控制系统的缺点5
2.4控制方案的设计5
3桥式起重机控制系统的硬件设计6
3.1系统硬件设计6
3.2PLC实现的主令控制器6
3.3电机的选用7
3.3.1变频调速对电动机的要求7
3.3.2变频起重机系统中电动机的选型7
3.3.4计算及电机的选取8
3.4变频器10
3.4.1变频器选型10
3.4.2变频器的主电路10
3.4.3变频器的控制电路11
3.4.4变频器选择及电流验证12
3.4.5变频器主要参数设置13
3.5制动电阻的选择14
3.6可编程控制器14
3.6.1可编程控制器的概述14
3.6.2可编程控制器选型15
3.6.3IO端口分配16
3.6.4PLC系统接线方式17
3.7安全措施18
4系统软件设计19
4.1主程序19
4.2公用程序20
4.3大车控制程序23
4.4其他子程序设计25
5结论及展望28
5.1结论28
5.2展望28
致谢29
参考文献30
1绪论
1.1桥式起重机的简介
在工业生产中广泛使用各种起重机械，对物料作起重、运输、装卸和安装等作业，广泛应用在工矿企业、车站、港口、仓库、建筑工地等部门。
它对减轻工人劳动强度、提高劳动生产率、促进生产过程机械化起着重要作用，是现代化生产中不可缺少的工具。
时至今日，在其承载结构、驱动机构、取物装置、控制系统及安全装置各方面都有了很大的发展。
由于现代设计方法的建立和计算机辅助设计手段的应用，使起重机设计思维观念和方法有了进一步的更新。
因此，起重机将向现代化、智能化、更安全可靠的方向发展。
起重机械种类很多，其中桥架型起重机是使用最广泛的一种起重机械。
通用桥式起重机又称“天车”或“行车”，它是一种横架在固定的跨间上空用来吊运各种物件的设备。
桥式起重机按起吊装置不同，又可分为吊钩桥式起重机、抓斗桥式起重机和电磁盘桥式起重机等。
其中以吊钩桥式起重机应用最广。
本次设计就是以吊钩桥式起重机进行讨论与分析的。
[6]
桥式起重机一般由可整体前后移动的横梁（大车）、左右移动的小车、固定在小车上可上下移动的主副钩、操纵室、小车导电装置（辅助滑线）、起重机总电源导电装置（主滑线）等部分组成。
图1.1为桥式起重机总体示意图。
1-驾驶室2-辅助滑线架3-交流磁力控制盘4-电阻箱
5-起重小车6-大车拖动电动机7-端梁8-主滑线9-主梁
图1.1桥式起重机整体示意图
1.2本课题研究的内容和意义
本次设计主要研究如何用可编程控制器与变频器相结合来取代传统的控制系统。
设计的起重机的起重量为205吨，其跨度（L）为19.5m主钩起升速度为7.5mmin，副钩起升速度为15mmin。
大车运行速度为75mmin，小车运行速度为45mm。
传统的205t交流桥式起重机，一般都是采用起重用绕线式交流异步电动机拖动。
但是起重机的工作环境一般比较恶劣，较长时间的使用会导致碳刷的接触器磨损较大，加上任务重，操作流程复杂，触头消蚀严重。
且转子串电阻调速调速效果不理想。
所以我们要设法对其控制方式进行改造，减少电路中的冲击电流，改变调速方式，减少操作人员劳动强度，提高系统效率。
本设计主要内容就是熟练掌握变频器的控制原理，以及熟知PLC的工作原理和熟练使用编程指令。
1.2.2课题设计的意义
近几年自动化控制技术和电气传动得到了飞快的发展。
其中，具有代表性的就是交流变频调速装置和可编程控制器在机械领域的结合应用，为PLC控制的变频调速技术在桥式起重机应用提供了有利条件。
变频技术的运用使得起重机的整体特性得到较大提高，可以解决传统桥式起重机控制系统存在的问题，变频调速以其可靠性好、高品质的调速性能、节能效益显著
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