【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)論文題目 ： 橋式起重機(jī) PLC 控制改造設(shè)計(jì) 1 目 錄 第 1 章 緒 論 ....................................................................................................................... 1 過程控制技術(shù)的發(fā)展概述 ..................................................................................... 2 對(duì)起重機(jī)控制電路進(jìn)行 PLC 改造的意義 ............................................................ 3 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 ................................................................................................. 4 第 2 章 橋式起重機(jī)電氣控制 ............................................................................................... 4 橋式起重機(jī)簡(jiǎn)介 ..................................................................................................... 4 橋式起重機(jī)對(duì)電力拖動(dòng)和電氣控制的要求 ......................................................... 6 起重機(jī)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)分析 ............................................................................. 8 起重機(jī)控制原理分析 ........................................................................................... 10 第 3 章 起重機(jī) PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................................................................. 21 可編程序控制器的功能和特點(diǎn) ........................................................................... 21 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則與主要內(nèi)容 ........................................................ 22 PLC 硬件的選擇 .................................................................................................... 24 節(jié)省 PLC 輸入輸出點(diǎn)數(shù)的方法 ........................................................................... 27 PLC 的選型設(shè)計(jì) .................................................................................................... 29 第 4 章 橋式起重機(jī) PLC 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) ................................................................. 40 PLC 控制程序設(shè)計(jì)的一般步驟 ............................................................................ 40 橋式起重機(jī)控制程序的設(shè)計(jì) ............................................................................... 41 第 5 章 橋式起重機(jī) PLC 控制系統(tǒng)的檢修 ......................................................................... 50 橋式起重機(jī)常見故障及可能原因 ....................................................................... 50 20/5T 橋式起重機(jī)電氣控制線路的常見故障檢修 ............................................ 51 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................. 53 結(jié)束語(yǔ) ........................................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 2 第 1 章 緒 論 過程控制技術(shù)的發(fā)展概述 在現(xiàn)代工業(yè)控制中 , 過程控制技術(shù)是一歷史較為久遠(yuǎn)的分支。在本世紀(jì)30 年代就已有應(yīng)用。過程控制技術(shù)發(fā)展至今天 , 在控制方 式上經(jīng)歷了從人工控制到自動(dòng)控制兩個(gè)發(fā)展時(shí)期。在自動(dòng)控制時(shí)期內(nèi)，過程控制系統(tǒng)又經(jīng)歷了三個(gè)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(shù)手段來(lái)看，可以粗略地把它劃為三個(gè)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(yīng)用發(fā)展的鼎盛時(shí)期，又是現(xiàn)代控制應(yīng)用發(fā)展的初期， 90 年代初既是現(xiàn)代控制應(yīng)用發(fā)展的繁榮時(shí)期，又是高級(jí)控制發(fā)展的初期。第一階段是初級(jí)階段，包括人工控制，以古典控制理論為主要基礎(chǔ)，采 用常規(guī)氣動(dòng)、液動(dòng)和電動(dòng)儀表，對(duì)生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力和液位進(jìn)行控制，在諸多控制系統(tǒng)中，以單回路結(jié)構(gòu)、 PID 策略為主，同時(shí)針對(duì)不同的對(duì)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(yù)估器，克服干擾的前饋控制和串級(jí)控制等等，這階段的主要任務(wù)是穩(wěn)定系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)定值控制。這與當(dāng)時(shí)生產(chǎn)水平是相適應(yīng)的。 第二階段是發(fā)展階段，以現(xiàn)代控制理論為主要基礎(chǔ)，以微型計(jì)算機(jī)和高檔儀表為工具，對(duì)較復(fù)雜的工業(yè)過程進(jìn)行控制。這階段的建模理論、在線辨識(shí)和實(shí)時(shí)控制已突破前期的形式，繼而涌現(xiàn) 了大量的先進(jìn)控制系統(tǒng)和高級(jí)控制策略，如克服對(duì)象特性時(shí)變和環(huán)境干擾等不確定影響的自適應(yīng)控制，消除因模型失配而產(chǎn)生不良影響的預(yù)測(cè)控制等。這階段的主要任務(wù)是克服干擾和模型變化，滿足復(fù)雜的工藝要求，提高控制質(zhì)量。 1975 年，世界上第一臺(tái)分散控制系統(tǒng)在美國(guó) Honeywe 公司問世，從而揭開了過程控制嶄新的一頁(yè)。分散控制系統(tǒng)也叫集散控制系統(tǒng)，它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和顯示技術(shù)，采用多層分級(jí)的結(jié)構(gòu)形式 ,按總體分散、管理集中的原則，完成對(duì)工業(yè)過程的操作、監(jiān)視、控制。由于采用了分散的結(jié)構(gòu)和冗余等技術(shù)，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(kuò)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(jī)界面和故障檢測(cè)報(bào)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(fēng)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(gè)里程碑。第三階段是高級(jí)階段，目前正在來(lái)到。 對(duì)起重機(jī)控制電路進(jìn)行 PLC 改造的意義 目前，在企業(yè)中運(yùn)行著的許多生產(chǎn)設(shè)備在控制技術(shù)方面都趨于落后和老化，但并未完成設(shè)備的設(shè)計(jì)壽命。特別是設(shè)備主體的工作性能還十分穩(wěn) 定和可靠，只是在新技術(shù)的應(yīng)用上跟不上時(shí)代的發(fā)展，運(yùn)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(shù)的應(yīng)用而提前進(jìn)行設(shè)備的更新?lián)Q代，將造成極大的浪費(fèi)，同時(shí)增大設(shè)備投資的回收難度，提高企業(yè)的產(chǎn)品成本。 本設(shè)計(jì)中 20/5 噸橋式起重機(jī)電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為主鉤、副鉤、小車、大車四部分。在原傳動(dòng)控制中，采用轉(zhuǎn)子串接電阻的調(diào)速方式，其設(shè)備存在缺點(diǎn)如下： 1） 起重機(jī)每天需進(jìn)行大量的裝卸操作，由于繞線式電機(jī)調(diào)速是通過電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的主要控制元件 —— 交直流接觸器和斷開電動(dòng)機(jī)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(shí)因工作環(huán)境惡劣，轉(zhuǎn)子回路串接的電阻因灰塵、設(shè)備震動(dòng)等原因經(jīng)常燒壞、斷裂。因而設(shè)備故障率比較高，維修工作量比較大。 2） 拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量大，啟動(dòng)時(shí)電流對(duì)電網(wǎng)沖擊大，而且都是慣性負(fù)載，機(jī)械沖擊也較大，機(jī)械設(shè)備使用壽命短，操作人員的安全系數(shù)較差，設(shè)備運(yùn)行可靠性低。 3） 起重機(jī)工作的協(xié)調(diào)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(jī)工作時(shí)操作人員勞動(dòng)強(qiáng)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(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，提高舊設(shè) 備的新技術(shù)含量。這樣既能有效地發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)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(lái)控制橋式起重機(jī)的運(yùn)行，可以充分體現(xiàn)出4 PLC 所具有的功能強(qiáng)，可靠性高、編程簡(jiǎn)單、使用方便、體積小巧等優(yōu)點(diǎn)。起重機(jī)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(jī)和起升電機(jī)在抓斗剛裝料閉合起升時(shí)難以同步等問題。同時(shí)，通過采用 PLC 控制可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高抓斗橋式起重機(jī)的工作性能。因此， PLC 在該方面的應(yīng)用具有重要的實(shí)用意義和推廣價(jià)值。 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 1)電 氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 2)繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求 3)橋式起重機(jī) 電路的設(shè)計(jì) 4)橋式起重機(jī) 控制電路的工作原理 5)橋式起重機(jī) 電路控制器件的選擇 6)橋式起重機(jī) 電路的檢修 第 2 章 橋式起重機(jī)電氣控制 橋式起重機(jī)簡(jiǎn)介 5 橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類 起重機(jī)是一種用于起吊和放下重物并使重物在短距離內(nèi)水平移動(dòng)的起重設(shè)備。起重設(shè)備有多種形式，有橋式、塔式、門式、旋轉(zhuǎn)式和纜索式等。橋式起重機(jī)通常分為單主梁、雙梁起重機(jī)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(jī)。此外還有防爆、絕緣、雙小車、掛梁等橋式起重機(jī) 。 不形式的起重機(jī)分別用在不同的場(chǎng)合。如車站貨場(chǎng)使用的門式起重機(jī)；建筑工地使用的塔式起重機(jī)；生產(chǎn)車間使用橋式起重機(jī)。橋式起重機(jī)一般通稱行車或天車。 橋式起重結(jié)構(gòu)示意如圖 所示，起重機(jī)可以在大車能夠行走的整個(gè)車間范圍內(nèi)進(jìn)行起重運(yùn)輸。橋式起重機(jī)主要由大車和小車組成橋架機(jī)構(gòu)，主鉤和副鉤組成提升機(jī)構(gòu)。大車的軌道敷設(shè)在沿車間兩側(cè)的立柱上，大車可在軌道上沿車間縱向移動(dòng)；大車上有小軌供小車橫向移動(dòng)；主鉤和副鉤都裝在小車上，主鉤用來(lái)提升重物，副鉤除 了可提升輕物外，在它額定負(fù)載范圍內(nèi)也可協(xié)同主鉤輕轉(zhuǎn)或翻倒工作用。但不允許兩鉤同時(shí)提升兩個(gè)物件，兩個(gè)吊鉤再單獨(dú)工作時(shí)均只能起吊重量不超過額定重量的重物，當(dāng)兩個(gè)吊鉤同時(shí)工作時(shí)，物件重量不允許超過主鉤的起重量。 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)有分別驅(qū)動(dòng)和集中驅(qū)動(dòng)兩種，目前我國(guó)生產(chǎn)的橋式起重機(jī)大都采用分別驅(qū)動(dòng)方式。小車由起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用集中驅(qū)動(dòng)方式。 橋式起重機(jī)的供電特點(diǎn) 起重機(jī)的電源為 380V，由公共的交流電源供給 。由于起重機(jī)在工作時(shí)圖 橋式起重機(jī)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(dòng)電動(dòng)機(jī) 7端粱 8主滑線 9主粱 6 是經(jīng)常移動(dòng)的，同時(shí)，大車與小車之間、大車與廠房之間都存在相 對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此，要采用可移動(dòng)的電源設(shè)備供電。一般采用軟電纜供電。軟電纜可隨大、小車的移動(dòng)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(dòng)的集電刷，引進(jìn)起重機(jī)駕駛室內(nèi)的保護(hù)控制柜上再?gòu)谋Ｗo(hù)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(hù)控制柜接到各電動(dòng)機(jī)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(dǎo)體制成。 橋式起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 橋式起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)有起重量、跨度、起升高度、起升速度、運(yùn)行速度和工作級(jí)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?jī)蓚€(gè)參數(shù)。額定起重量是指起重機(jī)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(jī)械最大