【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題：橋式起重機(jī)PLC控制改造設(shè)計(jì)經(jīng)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯，評(píng)定該同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?yōu)? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員： 2012年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)如下：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題：橋式起重機(jī)PLC控制改造設(shè)計(jì)原始資料：橋式起重機(jī)電路原理圖3張，起重機(jī)電氣元件表一個(gè)，該起重機(jī)的主鉤采用主令控制器控制，副鉤、大車、小車行走機(jī)構(gòu)采用凸輪控制器控制，該起重機(jī)過(guò)載保護(hù)采用過(guò)流繼電器，各方向均設(shè)有行程限位開關(guān)。整個(gè)起重機(jī)控制系統(tǒng)共有5臺(tái)電動(dòng)機(jī)。設(shè)計(jì)要求：把上述起重機(jī)的繼電接觸器控制系統(tǒng)改造成PLC控制，完成控制系統(tǒng)圖繪制和PLC接線圖的設(shè)計(jì)，主要完成PLC的選型設(shè)計(jì)和地址分配。設(shè)計(jì)時(shí)間：指導(dǎo)教師： 教務(wù)處主任： 年 月 日指導(dǎo)人評(píng)語(yǔ)：成績(jī)： 指導(dǎo)人： 年 月 日評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)：成績(jī)： 評(píng)閱人： 年 月 日目 錄第1章 緒 論 1 過(guò)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 5 橋式起重機(jī)簡(jiǎn)介 5 橋式起重機(jī)對(duì)電力拖動(dòng)和電氣控制的要求 7 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) 39 PLC控制程序設(shè)計(jì)的一般步驟 39 橋式起重機(jī)控制程序的設(shè)計(jì) 40第5章 橋式起重機(jī)PLC控制系統(tǒng)的檢修 49 橋式起重機(jī)常見(jiàn)故障及可能原因 49 20/5T橋式起重機(jī)電氣控制線路的常見(jiàn)故障檢修 50參考文獻(xiàn) 53結(jié)束語(yǔ) 54第1章 緒 論 過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展概述在現(xiàn)代工業(yè)控制中, 過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)世，從而揭開了過(guò)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(guò)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，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(guò)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(shuō)，分散控制系統(tǒng)是過(guò)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(guò)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(méi)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(wèn)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(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)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 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，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(guò)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(guò)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。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)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)械最大起重量在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB78387中已有規(guī)定?？缍? 起重機(jī)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(jī)的工作速度包括起升速度及大、小車運(yùn)行速度。起升速度指吊物(或其它取物裝置)在穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，額定載荷時(shí)的垂直位移速度。中、小起重量的起重機(jī)起升速度一般為8～20m/min。小車運(yùn)行速度一般為30～50m／min。大車運(yùn)行速度一般為80～120m/min。工作級(jí)別 起重機(jī)的工作級(jí)別是根據(jù)起重機(jī)利用等級(jí)和載荷狀態(tài)劃分的，它反映了起重機(jī)的特性。按工作級(jí)別使用起重機(jī)，可安全又充分發(fā)揮起重機(jī)的功能。關(guān)于工作級(jí)別可參閱GB381183起重設(shè)計(jì)規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定。 橋式起重機(jī)對(duì)電力拖動(dòng)和電氣控制的要求橋式起重機(jī)工作環(huán)境惡劣，粉塵大，溫度高，空氣潮濕，其工作性質(zhì)為重復(fù)短時(shí)工作制。因此，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速、反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)；同時(shí)，負(fù)載很不規(guī)律，經(jīng)常承受大的過(guò)載和機(jī)械沖擊；另外，起重機(jī)要求有一定的調(diào)速范圍。為此，專門設(shè)計(jì)制造了YZR系列起重及冶金用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。為了更好地起重行業(yè)更新橋式起重機(jī)配套電機(jī)的需要，在YZR系列基礎(chǔ)上運(yùn)用計(jì)算機(jī)重新設(shè)計(jì)其電磁方案，研究出了YZRZ系列起重專用電機(jī)。 起重用電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)1)電動(dòng)機(jī)按斷續(xù)周期工作制設(shè)計(jì)制造，其代號(hào)為S3。在斷續(xù)工作狀態(tài)下用負(fù)載持續(xù)率FC%表示。 (21)一個(gè)周期通常是為10min，標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)載持續(xù)率有15%、25%、40%、60%等幾種。2)具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，適應(yīng)重載下的起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子制成細(xì)長(zhǎng)形，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，減小了起、制動(dòng)時(shí)的能量損耗。4)制成封閉型，具有較強(qiáng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，有較大的氣隙，以適應(yīng)多塵土和較大機(jī)械沖擊的工作環(huán)境；具有較高的耐熱絕緣等級(jí)，允許溫升較高。 提升機(jī)構(gòu)與移動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制的要求為了提高起重機(jī)的生產(chǎn)率和生產(chǎn)安全，對(duì)起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制提出如下要求：1) 具有合適的升降速度，空鉤能快速升降，輕載提升速度應(yīng)大于額定負(fù)載的提升速度。2) 具有一定的調(diào)速范圍，普通起重機(jī)調(diào)速范圍為3:1，對(duì)要求較高的起重機(jī)，調(diào)速范圍可達(dá)(5～10):1。3) 適當(dāng)?shù)牡退賲^(qū)，提升重物開始或下降重物到預(yù)定位置附近，都需要低速。為此，在30%額定速度內(nèi)應(yīng)分成幾檔，以便靈活操作。高速向低速過(guò)渡應(yīng)逐級(jí)減速，保持穩(wěn)定運(yùn)行。4)提升的第一檔為預(yù)備檔，用以消除傳動(dòng)間隙，將鋼絲張緊，避免過(guò)大的機(jī)械沖擊。但預(yù)備級(jí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不能大，一般限制在額定轉(zhuǎn)矩的一半以下。5)負(fù)載放下時(shí)，依據(jù)負(fù)載大小，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以是電機(jī)狀態(tài)、倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)與再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。 提升物品時(shí)的正向電動(dòng)狀態(tài)6)為了安全，有機(jī)械抱閘的機(jī)械制動(dòng)，以減輕機(jī)械抱閘