【正文】 致謝 在 論文完稿之際，謹(jǐn)向教導(dǎo) 和幫助我的老師、朋友、同學(xué)致以最誠摯的謝意和最中心的祝福！ 感謝導(dǎo)師張有東老師！老師嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的研究作風(fēng)，淵博深厚的知識(shí)，孜孜不倦的誨人，我感到由衷的敬佩。 參考文獻(xiàn) . PLC 編程及應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. .電氣控制與 PLC應(yīng)用 [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. .電器控制與 PLC控制技術(shù) [M].北京：機(jī)械上業(yè)出版社， 2020. .交流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng) [M].機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. .小型可編程控制器實(shí)用技術(shù) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)業(yè)出版社 ,2020. .基于 PLC 控制的變頻調(diào)速在橋式起重機(jī)中的應(yīng)用 [M].機(jī)械工業(yè)出版社，2020. ，黃永紅 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. .現(xiàn)代低壓電器及其控制技術(shù) [M].重慶：重慶大學(xué)出版社， 2020. .邏輯與可編程控制系統(tǒng) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. .可編程序控制器原 理與應(yīng)用 [M].西安 :西安電子科技大學(xué)出版社，2020. .可編程控制器應(yīng)用技術(shù) [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 .2020. 公司 .SIMATIC S7300 可編程序控制器系統(tǒng)手冊 [Z].2020 公司 .自動(dòng)控制系統(tǒng)的工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò) (電子版 )[Z]:4080. 。本論文從選題到完成無不侵透著恩師的心血，在此期間，老師多次詢問我的論文進(jìn)度 ，提醒我該注意的問題，并在我課題遇到困難時(shí)給予我耐心的指導(dǎo)與幫助，借此論文的完成之際，謹(jǐn)向我的恩師表達(dá)我衷心的感謝和崇高的敬意！并且感謝導(dǎo)師那對(duì)待知識(shí)一絲不茍的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)， 在學(xué)習(xí)、生活和以后的工作中給我樹立的良好榜樣，并希望在今后的學(xué)習(xí)工作中繼續(xù)得到導(dǎo)師的教導(dǎo)。本設(shè)計(jì)要給出的就是針對(duì)常見的橋式起重機(jī)系統(tǒng) 編寫的控制程序。 根據(jù)要求，此系統(tǒng)要能達(dá)到橋式起重機(jī)的基本操作要求，目前的橋式起重機(jī)系統(tǒng)大部分還是使用的繼電器接觸器形式進(jìn)行控制，但隨著可編程控制器價(jià)格的不斷降低和 其中設(shè)備功能的不斷增強(qiáng)，已經(jīng)出現(xiàn)使用可編程控制器進(jìn)行控制的起重設(shè)備。系統(tǒng)的輸入主要是總電源合閘信號(hào)、 3個(gè)主要被控設(shè)備的控制信號(hào)和相應(yīng)的位置極限信號(hào)；輸出時(shí) 3個(gè)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)信號(hào)和聲光指示信號(hào)。 ④聲光指示控制 起重機(jī)處于運(yùn)動(dòng)過程狀態(tài)時(shí)，要給出鈴聲警告；在運(yùn)轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的極限位置時(shí)，在駕駛室內(nèi)給出指示燈顯示。 （ 24）要定期做安全技術(shù)檢查，做好預(yù)檢預(yù)修工作。如小車軌道不是焊接在主梁上時(shí)，應(yīng)采取焊接地 線措施。 （ 20）起重機(jī)不允許互相碰撞，更不允許利用一臺(tái)起重機(jī)去推動(dòng)另一臺(tái)起重機(jī)進(jìn)行工作。 （ 16）升降制動(dòng)器存在問題時(shí)，不允許升降重物。如必須帶電作業(yè)時(shí)，須有安全措施保護(hù)，并設(shè)有專人照管。 （ 9）對(duì)吊運(yùn)小于額定起重量 50%的物件，允許兩個(gè)機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作；吊大于額定起重量 50%的物件，則只可以一個(gè)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。 （ 6）起重機(jī)不允許超荷使用。 （ 2）工作中，橋架上不許有人或用吊鉤運(yùn)送人。 圖 315 反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)下放輕物過程機(jī)械特性曲線 （ R1＞ R2＞ R3＞ R4） ③當(dāng)放下較重貨物時(shí)，位能負(fù)載力矩大于摩擦阻力矩，為控制下放速度不致過快，電動(dòng)機(jī)應(yīng)接正相序電源，此時(shí)轉(zhuǎn)速方向?yàn)樨?fù)，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向相反，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)工作于反接制動(dòng)狀態(tài) ，機(jī)械特性曲線位于第四象限，如下圖所示，此時(shí)串接于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路的電阻越大，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速越高，在反接制動(dòng)狀態(tài)下放重物過程中，電動(dòng)機(jī)從軸上輸入機(jī)械功率，同時(shí)從電源吸收電磁功率，這兩部分功率主要消耗在轉(zhuǎn)子電路所串聯(lián)電阻上。 圖 314 正向電動(dòng)機(jī)狀態(tài)提升重物過程機(jī)械特性圖 （ R1＞ R2＞ R3＞ R4） ② 當(dāng)下放較輕貨物時(shí)，位能力矩小于摩擦阻力矩，欲使輕物放下，電動(dòng)機(jī)需接反向相序電源，使電動(dòng)機(jī)工作在反向電動(dòng)狀態(tài)。 主鉤升降控制電路 （ 1）主鉤升降運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)： 主鉤升降由一臺(tái) YZR520MA8型起重機(jī)專用繞線式異步電動(dòng)機(jī)，有以下幾種情況： ① 當(dāng)主鉤向上提升貨物時(shí)，由摩擦產(chǎn)生的阻力與重物產(chǎn)生的位能力矩相加成為負(fù)載力矩，電動(dòng) 機(jī)工作在正向電動(dòng)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速方向?yàn)檎?（向上提升）， 電動(dòng)機(jī)電磁力矩方向和轉(zhuǎn)速主向相同，負(fù)載力矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反，屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 圖 311 橋式起重機(jī)電氣控制圖（ 1） 圖 312 橋式起重機(jī)電氣控制圖（ 2） 凸輪控制系統(tǒng)簡介 圖 313 凸輪控制器結(jié)構(gòu)示意圖 凸輪控制器是一種大型手動(dòng)控制電器，用以變換主電路的接法和轉(zhuǎn)子電路中的電阻值，以達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速和反轉(zhuǎn)的目的。 ④在下降檔位置下放重物時(shí)，如欲降低速度，應(yīng)將主令控制器扳回低檔位以避免下降速度過快。 ①接觸器 KM 線圈回路串聯(lián)了各電動(dòng)機(jī)的過流繼電器 KA1~KA5 及 KA0 的動(dòng)斷觸點(diǎn)，任一過電流繼電器動(dòng)作，都會(huì)使 KM 斷電釋放，切斷交流電源，達(dá)到過載保護(hù)的目的。小車限位開關(guān) SQ SQ4 及副起升位置開關(guān) SQ5 串接與接觸器 KM 的自鎖電路中。 由凸輪控制器 SA SA SA4 控制的四臺(tái)電動(dòng)機(jī)：副起升電動(dòng)機(jī) M2 橋架電動(dòng)機(jī) 都設(shè)置了過電流保護(hù)，分別采用過電流繼電器 KA KA KA KA5實(shí)現(xiàn)。 起重機(jī)共有 5 臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車，應(yīng)采取制動(dòng)停車 。 (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)。為此，在 30%額定速度內(nèi)應(yīng)分成幾檔，以便靈活操作。 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 的計(jì)算 (25) 式中 一電機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪轉(zhuǎn)矩之和， ? ?nTT UR MR cBO 2??cURTMTncc IUR /min ?cUcIBR BOR BR minRBT? ?? ? LbLMB Tt nnGDGDT ???? 375 21222MGD 一負(fù)載轉(zhuǎn)矩， 一減速開始時(shí)轉(zhuǎn)速， r/min 一減速結(jié)束時(shí)轉(zhuǎn)速， r/min 一減速時(shí)間， S 由于高次諧波的驅(qū)動(dòng)效應(yīng)，電纜的實(shí)際使用面積減少，單位實(shí)際工作電阻增大，電纜壓降有增大的趨勢，故所配電纜一般大于常規(guī)使用值。一旦直流回路電壓超過一定的界限，該晶體管導(dǎo)通，并將過剩的電能通過與之相接的制動(dòng)電阻器轉(zhuǎn)化為熱能耗。 交流電抗器 在變頻器的輸入端加接交流電抗器，以抑制變頻器造成的高頻峰值電流，或電容器開斷造成的峰值電流對(duì)變頻器的危害。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較少，占額定起升轉(zhuǎn)矩的 10%20%。 一、電機(jī)效率 國外以 4 極電機(jī)作變頻電機(jī)首選極數(shù)，因此時(shí)電機(jī)有最好的功率因數(shù)和最高的工作效率，使能耗降為最低。為提高起重機(jī)的生產(chǎn)效率和可能性，對(duì)電力拖動(dòng)提出如下的要求： （ 1） 由于頻繁啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流要小，通常采用繞線式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，轉(zhuǎn)自回路串電阻啟動(dòng)。由于必須經(jīng)常移動(dòng)，小型的（ 10t以下）常采用軟電纜供電，打車在導(dǎo)軌上移動(dòng)以及小車在大車的導(dǎo)軌上移動(dòng)時(shí)，供電電纜隨之伸展和疊卷；中大型起重機(jī)（ 20t以上）采用滑線和電刷供電，車間電源連接在 3 根主滑線上，通過電刷降電源引進(jìn)起重機(jī)電氣設(shè)備。 plc 型號(hào)的確定 本設(shè)計(jì)應(yīng)用了德國西門子公司 simatic s7300系列的 plc 進(jìn)行控制。同時(shí)也能減少硬件投入，降低成本。 (8) 充分合理利用軟、硬件資源。 (6) plc 的聯(lián)網(wǎng)： plc的聯(lián)網(wǎng)方式分為 plc 與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和 plc 之間互聯(lián)網(wǎng)兩種。若要長期或斷電保持應(yīng)選用 eeprom 儲(chǔ)存 (不需備用電源 )，也可選外用儲(chǔ)存卡盒。 型時(shí)的注意事項(xiàng) (1)在 plc 選型時(shí)主要是根據(jù)所需功能和容量進(jìn)行選擇，并考慮維護(hù)的方便性，備件的通用性，是否易于擴(kuò)展，有無特殊功能要求等。 SIMATIC S7200 系列是西門子公司小型可編程序控制器，可以單機(jī)運(yùn)行，由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面 (HMI)可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成 PLC 網(wǎng)絡(luò)。可編程控制器及有關(guān)外部設(shè)備，均按既易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，又易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。它具有通用性強(qiáng)、可靠性高、能適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，指令系統(tǒng)簡單、編程簡便易學(xué)、易于掌握，體積小、維修工作少、現(xiàn)場連接安裝方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，正逐步取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于冶金、采礦、建材、機(jī)械制造、石油、化工、汽車、電力、造紙、紡織、裝卸、 環(huán)保等各個(gè)行業(yè)的控制中。它主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成，由于其控制方式是斷續(xù)的，故稱為斷續(xù)控制系統(tǒng)。 20 世紀(jì) 20年代，出現(xiàn)了單電機(jī)拖動(dòng)，即由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械。 作為生產(chǎn)機(jī)械動(dòng)力的電機(jī)拖動(dòng)，經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程。它的作用是：實(shí)現(xiàn)對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)、調(diào)速、反轉(zhuǎn)、和制動(dòng)等運(yùn)行性能的控制；實(shí)現(xiàn)對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的保護(hù)；滿足生產(chǎn)工藝的要求；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化?，F(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、檢測技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、智能技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果。 電氣控制技術(shù)簡介 電氣控制技術(shù)是以各類電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的傳動(dòng)裝置與系統(tǒng)為對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的控制技術(shù)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從 I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 (二 ) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。 (一 ) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。 現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用 PLC 通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。這樣，即使某個(gè) CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。外部的各種 開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測的各種信號(hào)均作為 PLC 的輸入變量，他們經(jīng) PLC外部輸入端子輸入到內(nèi)部寄存器，經(jīng) PLC內(nèi)部邏輯運(yùn)算或其他各種運(yùn)算處理后送到輸出端子，作為 PLC 的輸出變量，對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行各種控制。 （ 5） 輸入電壓： 380V，照明電壓： 36V/127V，工作海拔高度小于 1000 米。 本課題 的目的要求和 基本參數(shù) : （ 1） 完成起重機(jī)規(guī)定的各種運(yùn)動(dòng)要求 。所串電阻長期發(fā)熱，電能浪費(fèi)大，效率低。 空腹桁架結(jié)構(gòu)類似偏軌箱形主梁，由四片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實(shí)腹工字形梁外，其余三片鋼板上按照設(shè)計(jì)要求切割成許多窗口，形成一個(gè)無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺(tái)板，起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部，自重較輕，整體剛度大，這在 中國 是較為廣泛采用的一種型式。 箱形結(jié)構(gòu)又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架