【正文】 畢業(yè)設計（論文） 畢業(yè)論文題目 ： 橋式起重機 PLC 控制改造設計 1 目 錄 第 1章 緒 論 ......................................................................................................... 1 過程控制技術的發(fā)展概述 ............................................................................ 2 對起重機控制電路進行 PLC 改造的意義 ..................................................... 3 本設計的主要內容 ...................................................................................... 4 第 2章 橋式起重機電氣控制 .................................................................................... 5 橋式起重機簡介 .......................................................................................... 5 橋式起重機對電力拖動和電氣控制的要求 ................................................... 7 起重機電動機的工作狀態(tài)分析 ..................................................................... 8 起重機控制原理分析 ................................................................................. 10 第 3章 起重機 PLC控制系統(tǒng)的設計 ........................................................................ 21 可編程序控制器的功能和特點 ................................................................... 21 PLC控制系統(tǒng)的設計基本原則與主要內容 .................................................. 22 PLC硬件的選擇 ........................................................................................ 24 節(jié)省 PLC輸入輸出點數(shù)的方法 ................................................................... 27 PLC的選型設計 ........................................................................................ 29 第 4章 橋式起重機 PLC控制系統(tǒng)的程序設計 .......................................................... 39 PLC控制程序設計的一般步驟 ................................................................... 39 橋式起重機控制程序的設計 ...................................................................... 40 第 5章 橋式起重機 PLC控制系統(tǒng)的檢修 ................................................................. 49 橋式起重機常見故障及可能原因 ............................................................... 49 20/5T橋式起重機電氣控制線路的常見故障檢修 ....................................... 50 參考文獻 .................................................................................................................. 52 結束語 ........................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 2 第 1 章 緒 論 過程控制技術的發(fā)展概述 在現(xiàn)代工業(yè)控制中 , 過程控制技術是一歷史較為久遠的分支。在本世紀30 年代就已有應用。過程控制技術發(fā)展至今天 , 在控制方式上經(jīng)歷了從人工控制到自動控制兩個發(fā)展時期。 在自動控制時期內，過程控制系統(tǒng)又經(jīng)歷了三個發(fā)展階段 , 它們是：分散控制階段 , 集中控制階段和集散控制階段。 從過程控制采用的理論與技術手段來看，可以粗略地把它劃為三個階段：開始到 70 年代為第一階段， 70 年代至 90 年代初為第二階段， 90 年代初為第三階段開始。其中 70 年代既是古典控制應用發(fā)展的鼎盛時期，又是現(xiàn)代控制應用發(fā)展的初期， 90 年代初既是現(xiàn)代控制應用發(fā)展的繁榮時期，又是高級控制發(fā)展的初期。第一階段是初級階段，包括人工控制，以古典控制理論為主要基礎，采用常規(guī)氣動、液動和電動儀表，對生產(chǎn)過程中的溫 度、流量、壓力和液位進行控制，在諸多控制系統(tǒng)中，以單回路結構、 PID 策略為主，同時針對不同的對象與要求，創(chuàng)造了一些專門的控制系統(tǒng)，如：使物料按比例配制的比值控制，克服大滯后的 Smith 預估器，克服干擾的前饋控制和串級控制等等，這階段的主要任務是穩(wěn)定系統(tǒng)，實現(xiàn)定值控制。這與當時生產(chǎn)水平是相適應的。 第二階段是發(fā)展階段，以現(xiàn)代控制理論為主要基礎，以微型計算機和高檔儀表為工具，對較復雜的工業(yè)過程進行控制。這階段的建模理論、在線辨識和實時控制已突破前期的形式，繼而涌現(xiàn)了大量的先進控制系統(tǒng)和高級控制策略，如克服對 象特性時變和環(huán)境干擾等不確定影響的自適應控制，消除因模型失配而產(chǎn)生不良影響的預測控制等。這階段的主要任務是克服干擾和模型變化，滿足復雜的工藝要求，提高控制質量。 1975 年，世界上第一臺分散控制系統(tǒng)在美國 Honeywe 公司問世，從而揭開了過程控制嶄新的一頁。分散控制系統(tǒng)也叫集散控制系統(tǒng)，它綜合了計算機技術、控制技術、通信技術和顯示技術，采用多層分級的結構形式 ,按總體分散、管理集中的原則，完成對工業(yè)過程的操作、監(jiān)視、控制。由于采用了分散的結構和冗余等技術，使系統(tǒng)的可靠性極高，再加上硬件方面的開放式框架和軟件方 面的模塊化形式，3 使得它組態(tài)、擴展極為方便，還有眾多的控制算法 (幾十至上百種 ) 、較好的人 — 機界面和故障檢測報告功能。經(jīng)過 20多年的發(fā)展，它已日臻完善，在眾多的控制系統(tǒng)中，顯示出出類拔萃的風范，因此，可以毫不夸張地說，分散控制系統(tǒng)是過程控制發(fā)展史上的一個里程碑。第三階段是高級階段，目前正在來到。 對起重機控制電路進行 PLC 改造的意義 目前，在企業(yè)中運行著的許多生產(chǎn)設備在控制技術方面都趨于落后和老化，但并未完成設備的設計壽命。特別是設備主體的工作性能還十分穩(wěn)定和可靠，只是在新技術的應用上跟不上時代的發(fā) 展，運行中的消耗偏高，效率較低，控制性能不夠優(yōu)越。在這種情況下，若只為追求新技術的應用而提前進行設備的更新?lián)Q代，將造成極大的浪費，同時增大設備投資的回收難度，提高企業(yè)的產(chǎn)品成本。 本設計中 20/5 噸橋式起重機電氣驅動系統(tǒng)分為主鉤、副鉤、小車、大車四部分。在原傳動控制中，采用轉子串接電阻的調速方式，其設備存在缺點如下： 1） 起重機每天需進行大量的裝卸操作，由于繞線式電機調速是通過電氣驅動系統(tǒng)中的主要控制元件 —— 交直流接觸器和斷開電動機上的串接電阻，切換十分頻繁，在電流比較大的狀態(tài)下，容易燒壞觸頭。同時因工作環(huán)境惡劣，轉子回路串接的電阻因灰塵、設備震動等原因經(jīng)常燒壞、斷裂。因而設備故障率比較高，維修工作量比較大。 2） 拖動電動機容量大，啟動時電流對電網(wǎng)沖擊大，而且都是慣性負載，機械沖擊也較大，機械設備使用壽命短，操作人員的安全系數(shù)較差，設備運行可靠性低。 3） 起重機工作的協(xié)調性主要靠操作人員的熟練程度。由于由于副鉤、大車、小車凸輪控制器之間沒有固定的聯(lián)系，在起重機工作時操作人員勞動強度比較大，容易疲勞，易產(chǎn)生誤操作。 要解決上述問題，最有前途的作法是對現(xiàn)有設備進行技術改造，提高舊設備的新技術含量。這樣既能有效地發(fā)揮現(xiàn)有設備主 體的工作性能，又能降低成本、提高效率。 采用 PLC（可編程控制器）來控制橋式起重機的運行，可以充分體現(xiàn)出4 PLC 所具有的功能強，可靠性高、編程簡單、使用方便、體積小巧等優(yōu)點。起重機采用 PLC 控制，還能解決傳統(tǒng)控制方式下在操作方面的許多麻煩，包括開閉電機和起升電機在抓斗剛裝料閉合起升時難以同步等問題。同時，通過采用 PLC 控制可以減輕工人的勞動強度，提高抓斗橋式起重機的工作性能。因此， PLC 在該方面的應用具有重要的實用意義和推廣價值。 本設計的主要內容 1)電氣控制系統(tǒng)的設計方法 2)繼電接觸器控制系統(tǒng) 設計的一般要求 3)橋式起重機 電路的設計 4)橋式起重機 控制電路的工作原理 5)橋式起重機 電路控制器件的選擇 6)橋式起重機 電路的檢修 5 第 2 章 橋式起重機電氣控制 橋式起重機簡介 橋式起重機的結構與分類 起重機是一種用于起吊和放下重物并使重物在短距離內水平移動的起重設備。起重設備有多種形式，有橋式、塔式、門式、旋轉式和纜索式等。橋式起重機通常分為單主梁、雙梁起重機兩大類。 按吊具不同又可分為吊鉤、抓斗、電磁、兩用 (吊鉤和可換的抓斗 )橋式起重機。此外還有防爆、絕緣、 雙小車、掛梁等橋式起重機 。 不形式的起重機分別用在不同的場合。如車站貨場使用的門式起重機；建筑工地使用的塔式起重機；生產(chǎn)車間使用橋式起重機。橋式起重機一般通稱行車或天車。 橋式起重結構示意如圖 所示，起重機可以在大車能夠行走的整個車間范圍內進行起重運輸。橋式起重機主要由大車和小車組成橋架機構，主鉤和副鉤組成提升機構。大車的軌道敷設在沿車間兩側的立柱上，大車可在軌道上沿車間縱向移動；大車上有小軌供小車橫向移動；主鉤和副鉤都裝在小車上，主鉤用來提升重物，副鉤除了可提升輕物外，在它額定負載范圍內也可協(xié)同主 鉤輕轉或翻倒工作用。但不允許兩鉤同時提升兩個物件，兩個吊鉤再單獨工作時均只能起吊重量不超過額定重量的重物，當兩個吊鉤同時工作時，物件重量不允許超過主鉤的起重量。 大車運行機構有分別驅動和集中驅動兩種，目前我國生產(chǎn)的橋式起重機大都采用分別驅動方式。小車由起升機構和小車運行機構組成，小車運行機圖 橋式起重機示意圖 1駕駛室 2輔助滑線架 3交流磁力控制屏 4電阻箱 5起重小車 6大車拖動電動機 7端粱 8主滑線 9主粱 6 構采用集中驅動方式。 橋式起重機的供電特點 起重機的電源為 380V，由公共的交流電源供給 。由于起重機在工作時是經(jīng)常移動的，同時，大車與小車之間、大車與廠房之間都存在相對運動，因此，要采用可移動的電源設備供電。一 般采用軟電纜供電。軟電纜可隨大、小車的移動而伸展和疊卷。另一種方法是采用滑觸線和集電刷供電。三根交流電源經(jīng)由三根主滑觸線與滑動的集電刷，引進起重機駕駛室內的保護控制柜上再從保護控制柜引出兩相電源至凸輪控制器，另一相稱為電源的公用相，它直接從保護控制柜接到各電動機的定子接線端。 滑觸線通常采用角鋼、圓鋼或工字鋼等鋼性導體制成。 橋式起重機的主要技術參數(shù) 橋式起重機的主要技術參數(shù)有起重量、跨度、起升高度、起升速度、運行速度和工作級別等。 起重量 系指被起升物的重量，有額定起重量和最大起重量兩 個參數(shù)。額定起重量是指起重機允許吊起的物品連同可分吊具重量的總和。最大起重量是指在正常工作條件下允許吊起的最大額定起重量。起重機械最大起重量在國家標準 GB78387 中已有規(guī)定。 跨度 起重機主梁兩端車輪中心線間的距離，即大車軌道中心線間的距離稱作跨度。 起升高度 吊具或抓取裝置的上極限位置與下極限位置之間的距離，稱為起升高度。 工作速度 橋式起重機的工作速度包括起升速度及大、小車運行速度。起升速度指吊物 (或其它取物裝置 )在穩(wěn)定運動狀態(tài)下，額定載荷時的垂直位移速度。中、小起重量的起重機起升速 度一般為 8～ 20m/min。小車運行速