【正文】 //主令控制器零位開關(guān) ED //出現(xiàn)下降沿 LD //主令控制器處于向前位 ED OLD LD //主令控制器處于向后位 ED OLD O //上電的 第一個周期 AN //停止按鈕按下時，不完成初始化 MOVB 0, VB100 //清檔位存儲器 VB100 Network 2 VB100 為 0 時 置 1 LDB= VB100, 0 //比較 VB100 中的數(shù)與 0 的大小 = //將比較后的結(jié)果存入 Network 3 VB100 為 5 時 置 1 LDB= VB100, 5 //比較 VB100 中的數(shù)與 5 的大小 = //將比較后的結(jié)果存入 Network 4 接一次， VB100 加 1（ VB100 小于 5） 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都 有 LD //加速開關(guān) EU //出現(xiàn)上升沿 AN //中間繼電器 ， VB100 大于 5 時， 通電 INCB VB100 //VB100 自增 1, Network 5 接一次， VB100 減 1（ VB100 大于 0） LD //減速開關(guān) EU AN //中間繼電器 ， VB100 小于 0 時， 通電 DECB VB100 //VB100 自減 1 Network 6 速度輸出程序 LDN //停止按鈕 常閉觸點 AN //串聯(lián)正反轉(zhuǎn)中間繼電器， AN //防止按下正反轉(zhuǎn)時 ,進行加減速操作 A //主電源輸出點 LPS LDB= V。 [1]主程序梯形圖設(shè)計如下： 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 圖 主程序梯形圖程序設(shè)計 公用程序 設(shè)置公用程序可以充分利用 PLC 的 I/O 點，減少外部接線，公用程序主要用來是實現(xiàn)電機的提減速，正反轉(zhuǎn)。橋式起重機的程序可分為主程序、公用程序、大車程序、小車程序、主鉤程序、副鉤程序六個部分。 大車的安全措施主要有左右兩個限位的行程開關(guān)以及操作室門欄保護，當(dāng)行程開關(guān)動作時，就會切斷電動機電源，使電磁制動器動作，防止大車在軌道端點碰撞。 PLC 系統(tǒng)接線方式 可編程控制器完成系統(tǒng)邏輯控制部分，含接受主令控制器 送來的操作信號、對變頻器的控制及系統(tǒng)的安全保護。主令控制器各位置接入 PLC 的輸入端口，操作人員可通過控制屏控制電動機的正反轉(zhuǎn)，加減速等操作。其可以單機運行，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)。 圖 可編程控制器基本結(jié)構(gòu)示意圖 在現(xiàn)代工業(yè)控制中， PLC 由于具有以下特點 : （ 1） 可靠性高，抗干擾能力強高可靠性一般是選擇控制裝置的首要考慮因素。 直流回路電壓可計算為 6 0 05 9 8 0 ????? VU D () 大車變頻器 6SE64402AD31 的額定電流為 30A,則制動電阻的取值范圍為 10 歐 ～ 20歐。變頻器的容量是按上式計算得到的。等額變頻器僅能提供小于 150%超載力矩值，為此可通過提高變頻器容量或同時提高變頻器和電機容量來獲得 200%的力矩值。 （ 2） 電壓、電流檢測電路 ：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。 RB 的作用就是將這部分回饋能量消耗掉。 因為受電容量和耐壓的限制，濾波電路通常由若干個電容器并聯(lián)成一組，又由兩個電容器組串聯(lián)而成。 B. 副起升機構(gòu)： （ 1）初選電動機 ? ? ? ? NNgGQG Q 1 5 0 5 05 0 0 00 ??????? () smmv q / in/15 ?? ?? KWKWvGP qQj 5021000 ?? ??? ? () 根據(jù)電動機樣本，選用 YZR180L8 電機，當(dāng) S3， %25?JC 時，電動機允許功率為 13KW。目前，變頻器己經(jīng)發(fā)展到除非有超同步調(diào)速的要求或呈 1:20 以上的大速比，一般無須選用變頻專用電機作變頻系統(tǒng)的電動機。該主令控制器延續(xù)了凸輪控制器向前向后操作時的互鎖，而且符合起重機操作人員的操作習(xí)慣，使用 兩只按鈕進行升降速更加方便，其實現(xiàn)的控制要求主要有： （ 1） 電動機的方向控制由主令控制器實現(xiàn)，手柄置向前位時， 接通，正轉(zhuǎn)接觸器工作，電動機進行正轉(zhuǎn)；手柄置向后位時， 接通，反轉(zhuǎn)接觸器工作，帶動電動機反轉(zhuǎn)。下圖畫出了橋式起重機的 PLC 控制原理圖。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。 整個起重機五臺電動機保護電路如圖 下方圖所示。在操縱室內(nèi)，主要裝有大小車運動機構(gòu)和起升機構(gòu)的操縱系統(tǒng)和有關(guān)裝置，如控制器、保護箱及照明開關(guān)箱；有關(guān)安全開關(guān)，如緊急開關(guān)、電鈴開關(guān)等。 其車輪通過角型軸承箱固定在橋架的端梁上，其主要作用是驅(qū)動大車車輪沿軌道運行。 小車運行機構(gòu)由小車架、小車移行機構(gòu)和提升機構(gòu)組成。 起重機的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動與 控制的改進。 課題設(shè)計的意義 近幾年自動化控制技術(shù)和電氣傳動得到了飛快的發(fā)展。 1 駕駛室 2輔助滑線架 3交流磁力控制盤 4電阻箱 5起重小車 6大車拖動電動機 7端梁 8主滑線 9主梁 圖 橋式起重機整體示意圖 本課題研究的內(nèi)容和意義 課題設(shè)計的內(nèi)容： 本次設(shè)計主要研究如何用可編程控制器與變頻器相結(jié)合來取代傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)。因此，起重機將向現(xiàn)代化、智能化、更安全可靠的方向發(fā)展。該設(shè)計主電路中改變電動機的工作狀態(tài)主要由變頻器來實現(xiàn)，在控制電路中實現(xiàn)橋式起重機的各種功能主要由 PLC 來實現(xiàn)。所以提高橋式起重機的運行效率，確保運作過程中的安全保障和降低生產(chǎn)成本是非常重要的。 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達到的要求： ① 熟悉 基于 PLC 的起重機控制 技術(shù)的發(fā)展歷程，特別是近 十 年來提出的 可編程控 制器與變頻器相結(jié)合的控制系統(tǒng) ； ② 熟練掌握 起重機的運動控制系統(tǒng) ； ③ 熟練掌握 變頻器的控制原理，以及熟知 PLC 的工作原理和熟練使全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 用編程指令 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機械 93 班 姓名 仲從宇 五、開始及完成日期： 自 2020 年 11 月 12 日 至 2020 年 5 月 25 日 六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 教研室主任 〔 學(xué)科組組長研究所所長 〕 簽名 系主任 簽名 2020 年 11 月 12 日全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 摘 要 橋式起重機是機械生產(chǎn)中最常用的一種起重機械，在生產(chǎn)過程中起著非常重要的作用。 PLC 系統(tǒng)采用西門子公司的 S7200，能控制起重機大車、小車的運行方向和速度，吊鉤的升、降方向和速度，同時能 檢測各個電機故障現(xiàn)象。由于現(xiàn)代設(shè)計方法的建立和計算機輔助設(shè)計手段的應(yīng)用，使起重機設(shè)計思維觀念和方法有了進一步的更新。圖 。本設(shè)計主要內(nèi)容就是 熟練掌握 變頻器的控制原理，以及熟知 PLC 的工作原理和熟練使用編程指令。 目前國外先進的的起重機控制系統(tǒng)基本實現(xiàn)了 自動化、智能化和數(shù)字化 的相結(jié)合。主梁跨架在車間上空，其兩端聯(lián)有端梁，主梁外側(cè)裝有走臺并設(shè)有安全欄桿。 大車移行機構(gòu) 則 是由驅(qū)動電動機、制動器、傳動軸、減速器 、聯(lián)軸器、角型軸承箱 和車輪等幾部分組成。 控制室 是操縱起重機的吊艙，又稱駕駛室。其中 M1 為主卷揚電動機，由凸輪控制器 1SA 操縱； M2 為副卷揚電動機，由凸輪控制器 2SA 操縱；小車移行機構(gòu)由電動機 M3 拖動， M3 為小車電動機，由凸輪控制器 3SA 操縱；大車移行機構(gòu)由兩臺電動機 M M5 分別拖動， M M5 為大車電動機，共由凸輪控制器 4SA 操縱。 控制方案的 設(shè)計 可編程控制器簡稱 — PLC， 是以微處 理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。本設(shè)計采用一臺 S7200 型 PLC 控制四臺變頻器操作 5 臺電動機的運行。三檔位的主令控制器的開合表如表 31 所示。同時由于變頻控制軟件的優(yōu)化使用，使電動機可以避開共振點，解決了系統(tǒng)在大調(diào)速區(qū)間內(nèi)可能發(fā)生的共振問題。 （ 2） 電動機的過載校驗 按 電 動 機 轉(zhuǎn) 矩 允 許 的 過 載 系 數(shù) ?M? ， 對 繞 線 式 轉(zhuǎn) 子 電 動 機 ， H= KWKWvGm HP qQMN 00 110 00 ???????? ?? () 根據(jù)規(guī)定 , %25?JC ， CZ=150,此時 ?NP ，即 所以電動機校驗通過。 （ 2） 濾波電容器 CF 作用 是 當(dāng)負載變化時，使直流電壓保持平衡。 B. 能耗電路部分 （ 1） 制動電阻 RB 變頻器 的 頻率下降 時 ，電容 CF 會存儲電能 ，使 得 直流電壓不斷上升。如 圖 所示，控制電路由以下電路組成 ： （ 1） 頻率、電壓的運算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率?？紤]到電源電壓的波動因素及需通過 125%超載試驗要求等因素，其最大轉(zhuǎn)距一般是 倍的負載力矩值，保證其安全使用。而且要求盡可能地快速起動、制動。有關(guān)資料表明：當(dāng)放電電流等于電動機額定電流的一半時，就可以得到與電動機的額定轉(zhuǎn)矩相等的制動轉(zhuǎn)矩，因此制動電阻的粗略算法為： eDeDB IUIUR ~2? ()式中： eI 為電動機的額定電流； DU 為直流回路電壓。并可以將這些模塊安裝在同一機架上，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 的輸全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都 有 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，對設(shè)備進行各種控制。 本設(shè)計選用的是西門子公司的 S7200 系列小型可編程序控制器。 輸入端口分配方式：主回路啟停輸入由按鈕開關(guān)接入 PLC，用來控制總電路的通斷，當(dāng)按下停止按鈕時，整個系統(tǒng)將完全停止， PLC 中保存的檔位信息清零，各電動機繼電接觸器斷開，電磁抱閘機構(gòu)運行，各電動機抱閘，保證現(xiàn)場工作人員的安全。 將控制橋式起重機的線路接在 PLC 的 I/O 口上，通過軟件編程就可以控制系統(tǒng)的工作了。 K K K5 所連接的 X00 X00 X003 為變頻器的多段頻率選擇端，利用這三個端子的組合，可實現(xiàn)七種速度的選擇，詳細的的速度值可以通過變頻器的功能碼設(shè)定，本例中只使用了其中的 5 檔速度， X X X3 的組合關(guān)系與速度檔位的關(guān)系如表 36 所 示： 表 36 變頻器多段頻率端子狀態(tài)表 速度檔位 0 1 2 3 4 5 6 7 X001 0 1 0 1 0 1 0 1 X002 0 0 1 1 0 0 1 1 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 X003 0 0 0 0 1 1 1 1 注： 0斷 ， 1通 安全 措施 橋式起重機的安全措施主要是圍繞大車小車起升機構(gòu)這三個運行部件的工作安全而進行的。 全套設(shè)計（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都 有 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PLC 程序的編制是為了實現(xiàn) PLC 在系統(tǒng)中的任務(wù)。這時整個電路將通電，公用程序完成初始化，等待操作人員按下大車、小車、主鉤或副鉤的啟動按鈕，啟動相應(yīng)子程序