【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)踏實的研究作風(fēng)，淵博深厚的知識，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：機械上業(yè)出版社， 2020. .交流電機數(shù)字控制系統(tǒng) [M].機械工業(yè)出版社， 2020. .小型可編程控制器實用技術(shù) [M].北京 :機械工業(yè)業(yè)出版社 ,2020. .基于 PLC 控制的變頻調(diào)速在橋式起重機中的應(yīng)用 [M].機械工業(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度 ，提醒我該注意的問題，并在我課題遇到困難時給予我耐心的指導(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)師那對待知識一絲不茍的嚴(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)計要給出的就是針對常見的橋式起重機系統(tǒng) 編寫的控制程序。 根據(jù)要求，此系統(tǒng)要能達(dá)到橋式起重機的基本操作要求，目前的橋式起重機系統(tǒng)大部分還是使用的繼電器接觸器形式進行控制，但隨著可編程控制器價格的不斷降低和 其中設(shè)備功能的不斷增強，已經(jīng)出現(xiàn)使用可編程控制器進行控制的起重設(shè)備。系統(tǒng)的輸入主要是總電源合閘信號、 3個主要被控設(shè)備的控制信號和相應(yīng)的位置極限信號；輸出時 3個拖動電動機的正反轉(zhuǎn)信號和聲光指示信號。 ④聲光指示控制 起重機處于運動過程狀態(tài)時，要給出鈴聲警告；在運轉(zhuǎn)到對應(yīng)的極限位置時，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，應(yīng)采取焊接地 線措施。 （ 20）起重機不允許互相碰撞，更不允許利用一臺起重機去推動另一臺起重機進行工作。 （ 16）升降制動器存在問題時，不允許升降重物。如必須帶電作業(yè)時，須有安全措施保護，并設(shè)有專人照管。 （ 9）對吊運小于額定起重量 50%的物件，允許兩個機構(gòu)同時動作；吊大于額定起重量 50%的物件，則只可以一個機構(gòu)動作。 （ 6）起重機不允許超荷使用。 （ 2）工作中，橋架上不許有人或用吊鉤運送人。 圖 315 反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)下放輕物過程機械特性曲線 （ R1＞ R2＞ R3＞ R4） ③當(dāng)放下較重貨物時，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，電動機應(yīng)接正相序電源，此時轉(zhuǎn)速方向為負(fù)，電動機電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向相反，成為制動轉(zhuǎn)矩，電動機工作于反接制動狀態(tài) ，機械特性曲線位于第四象限，如下圖所示，此時串接于電動機轉(zhuǎn)子電路的電阻越大，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速越高，在反接制動狀態(tài)下放重物過程中，電動機從軸上輸入機械功率，同時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 正向電動機狀態(tài)提升重物過程機械特性圖 （ R1＞ R2＞ R3＞ R4） ② 當(dāng)下放較輕貨物時，位能力矩小于摩擦阻力矩，欲使輕物放下，電動機需接反向相序電源，使電動機工作在反向電動狀態(tài)。 主鉤升降控制電路 （ 1）主鉤升降運動的特點及電動機運行狀態(tài)： 主鉤升降由一臺 YZR520MA8型起重機專用繞線式異步電動機，有以下幾種情況： ① 當(dāng)主鉤向上提升貨物時，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 機工作在正向電動狀態(tài)，轉(zhuǎn)速方向為正 （向上提升）， 電動機電磁力矩方向和轉(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 橋式起重機電氣控制圖（ 1） 圖 312 橋式起重機電氣控制圖（ 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)到控制電動機啟動、制動、調(diào)速和反轉(zhuǎn)的目的。 ④在下降檔位置下放重物時，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)了各電動機的過流繼電器 KA1~KA5 及 KA0 的動斷觸點，任一過電流繼電器動作，都會使 KM 斷電釋放，切斷交流電源，達(dá)到過載保護的目的。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 控制的四臺電動機：副起升電動機 M2 橋架電動機 都設(shè)置了過電流保護，分別采用過電流繼電器 KA KA KA KA5實現(xiàn)。 起重機共有 5 臺電動機拖動。為實現(xiàn)準(zhǔn)確停車，應(yīng)采取制動停車 。 (5) 負(fù)載放下時，依據(jù)負(fù)載大小，拖動電動機可以是電機狀態(tài)、倒拉反接制動狀態(tài)與再生發(fā)電制 動狀態(tài)。為此，在 30%額定速度內(nèi)應(yīng)分成幾檔，以便靈活操作。 制動轉(zhuǎn)矩 的計算 (25) 式中 一電機轉(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， 一減速開始時轉(zhuǎn)速， r/min 一減速結(jié)束時轉(zhuǎn)速， r/min 一減速時間， S 由于高次諧波的驅(qū)動效應(yīng)，電纜的實際使用面積減少，單位實際工作電阻增大，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變頻器的危害。轉(zhuǎn)動慣量較少，占額定起升轉(zhuǎn)矩的 10%20%。 一、電機效率 國外以 4 極電機作變頻電機首選極數(shù)，因此時電機有最好的功率因數(shù)和最高的工作效率，使能耗降為最低。為提高起重機的生產(chǎn)效率和可能性，對電力拖動提出如下的要求： （ 1） 由于頻繁啟動，電動機啟動電流要小，通常采用繞線式異步電動機拖動，轉(zhuǎn)自回路串電阻啟動。由于必須經(jīng)常移動，小型的（ 10t以下）常采用軟電纜供電，打車在導(dǎo)軌上移動以及小車在大車的導(dǎo)軌上移動時，供電電纜隨之伸展和疊卷；中大型起重機（ 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起重機電氣設(shè)備。 plc 型號的確定 本設(shè)計應(yīng)用了德國西門子公司 simatic s7300系列的 plc 進行控制。同時也能減少硬件投入，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 與計算機聯(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 儲存 (不需備用電源 )，也可選外用儲存卡盒。 型時的注意事項 (1)在 plc 選型時主要是根據(jù)所需功能和容量進行選擇，并考慮維護的方便性，備件的通用性，是否易于擴展，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，可以單機運行，由于它具有多種功能模塊和人機界面 (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)?？删幊炭刂破骷坝嘘P(guān)外部設(shè)備，均按既易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，又易于擴充其功能的原則設(shè)計。它具有通用性強、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，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、機械制造、石油、化工、汽車、電力、造紙、紡織、裝卸、 環(huán)保等各個行業(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)了單電機拖動，即由一臺電動機拖動一臺生產(chǎn)機械。 作為生產(chǎn)機械動力的電機拖動，經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程。它的作用是：實現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的啟動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)、和制動等運行性能的控制；實現(xiàn)對拖動系統(tǒng)的保護；滿足生產(chǎn)工藝的要求；實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化?，F(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應(yīng)用了計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、檢測技術(shù)、自動控制技術(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)是以各類電動機為動力的傳動裝置與系統(tǒng)為對象，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的控制技術(shù)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從 I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，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。這樣，即使某個 CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、 I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。外部的各種 開關(guān)信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為 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)部邏輯運算或其他各種運算處理后送到輸出端子，作為 PLC 的輸出變量，對現(xiàn)場設(shè)備進行各種控制。 （ 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） 完成起重機規(guī)定的各種運動要求 。所串電阻長期發(fā)熱，電能浪費大，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)，除主腹板為實腹工字形梁外，其余三片鋼板上按照設(shè)計要求切割成許多窗口，形成一個無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺板，起重機運行機構(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