【正文】 the crane cart, the direction and speed of the car, the ascending and descending direction and speed of the hook, at the same time can detect various motor fault phenomenon. In this design,Changing the working state of the motor in circuit mainly by the frequency converter device to the control circuit to achieve the functions of bridge crane is mainly posed of PLC to realize. Finally the programmable controller software design, develop the safe, reliable and efficient control program. Key words: Bridge crane。該設(shè)計(jì)主電路中改變電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)主要由變頻器來實(shí)現(xiàn)，在控制電路中實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)的各種功能主要由 PLC 來實(shí)現(xiàn)。并且闡述了 PLC 和變頻器控制的基本原理。隨著近幾年控制技術(shù)的飛速發(fā)展，我們可以針對橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)中存在的上述問題，把可編程序控制器和變頻器等技術(shù)應(yīng)用到橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)中。起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)上的電機(jī)一般都是采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式。所以提高橋式起重機(jī)的運(yùn)行效率，確保運(yùn)作過程中的安全保障和降低生產(chǎn)成本是非常重要的。由變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)可取代直流調(diào)速系統(tǒng) , 是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的不斷發(fā)展的必然結(jié)果 , 符合起重機(jī)的發(fā)展趨勢 , 適合發(fā)展大起重量的起重機(jī)。全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 編號 無錫 太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 基于 PLC 的起重機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè) 學(xué) 號： 0923144 學(xué)生姓名： 仲從宇 指導(dǎo)教師： 潘國鋒 （職稱： 副教授 ） 2020 年 5 月 25 日全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 無錫 太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 PLC 的起重機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機(jī)械 93 學(xué) 號： 0923144 作者姓名： 2020 年 5 月 25 日 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 題目 基于 PLC 的起重機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 專題 二、課題來源及選題依據(jù) 隨著功率電子技術(shù)的發(fā)展 , 早在六十年代后期 , 國外就開始致力于晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速技術(shù)的開發(fā)研究 .目前 , 該技術(shù)己進(jìn) 入了成熟穩(wěn)定的發(fā)展應(yīng)用階段 . 可編程序控制器 PLC 引入到交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)后 , 使傳動(dòng)系統(tǒng)性能發(fā)生了質(zhì)的變化 .在橋式起重機(jī)中實(shí)現(xiàn)大小車的自動(dòng)控制和故障診斷、檢測顯示等 , 達(dá)到了新的技術(shù)高度。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： ① 熟悉 基于 PLC 的起重機(jī)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(jī)的運(yùn)動(dòng)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(jì)（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(jī)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(jì)（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(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 摘 要 橋式起重機(jī)是機(jī)械生產(chǎn)中最常用的一種起重機(jī)械，在生產(chǎn)過程中起著非常重要的作用。 傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)一般都是采用起重用繞線式交 流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。這種調(diào)速方式操作復(fù)雜，可靠性差，故障率高，且電能浪費(fèi)大，效率低。 本次設(shè)計(jì)主要討論的是基于可編程序控制器 （ PLC） 和變頻器的橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的改進(jìn)。 PLC 系統(tǒng)采用西門子公司的 S7200，能控制起重機(jī)大車、小車的運(yùn)行方向和速度，吊鉤的升、降方向和速度，同時(shí)能 檢測各個(gè)電機(jī)故障現(xiàn)象。最后對可編程控制器進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，編制出安全可靠高效的控制程序。 frequency converter。它對減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、促進(jìn)生產(chǎn)過程機(jī)械化起著重要作用，是現(xiàn)代化生產(chǎn)中不可缺少的工具。由于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的建立和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段的應(yīng)用，使起重機(jī)設(shè)計(jì)思維觀念和方法有了進(jìn)一步的更新。 起重機(jī)械種類很多，其中橋架型起重機(jī)是使用最廣泛的一種起重機(jī)械。橋式起重機(jī)按起吊裝置不同， 又 可分為吊鉤橋式起重機(jī)、抓斗橋式起重機(jī) 和 電磁盤橋式起重機(jī) 等 。 本次設(shè)計(jì)就是 以吊鉤橋式起重機(jī)進(jìn)行討論與分析 的 。圖 。設(shè)計(jì)的起重機(jī)的起重量為 20/5 噸，其跨度 (L)為 ，副鉤起升速度為 15m/min。 9 8 6 5 4 3 2 1 7 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 傳統(tǒng)的 20/5t 交流橋式起重機(jī)，一般都是采用起重用繞線式交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。且轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速調(diào)速效果不理想。本設(shè)計(jì)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。其中，具有代表性的就是交流變頻調(diào)速裝置和可編程控制器在機(jī)械領(lǐng)域的結(jié)合應(yīng)用，為 PLC 控制的變頻調(diào)速技術(shù)在橋式起重 機(jī)應(yīng)用提供了有利條件。 PLC 控制變頻器的系統(tǒng)能夠適合起重機(jī)的工作要求，對提高工作效率，改善起重機(jī)的調(diào)速性能，減小起制動(dòng)沖擊以及增加起重機(jī)的安全系數(shù)有很大的作用。由變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)可取代直流調(diào)速系統(tǒng)，是隨著大規(guī)模集成電路制造技術(shù)不斷發(fā)展的必然結(jié)果，符合起重機(jī)的發(fā)展趨勢，適 合發(fā)展大起重量得起重機(jī)；提高工作速度、擴(kuò)大調(diào)速范圍；提高金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備的可靠性和使用壽命；改善司機(jī)操作條件，保證作業(yè)安全，提高自動(dòng)化控制程度和擴(kuò)大遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng)的使用范圍。 目前國外先進(jìn)的的起重機(jī)控制系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了 自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化 的相結(jié)合。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動(dòng)裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測等設(shè)備組成。目前國內(nèi)使用的橋式起重機(jī)大多還是采用的傳統(tǒng)的控制方法，采用繼電器控制和串電阻調(diào)速 ，使用凸輪控制器控制電動(dòng)機(jī)。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。小車架由鋼板焊成，其上裝有小車移行機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、欄桿及提升限位開關(guān)。在小車運(yùn)動(dòng)方向的兩端裝有緩沖器和限位開關(guān)。電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速后帶動(dòng)主動(dòng)輪使小車運(yùn)動(dòng)。 大車移行機(jī)構(gòu) 則 是由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、傳動(dòng)軸、減速器 、聯(lián)軸器、角型軸承箱 和車輪等幾部分組成。 其驅(qū)動(dòng)方式有集中驅(qū)動(dòng)和分別驅(qū)動(dòng)方式 兩 種 ： 集中驅(qū)動(dòng)是由一臺電動(dòng)機(jī)通過制動(dòng)輪直接與聯(lián)軸節(jié)、傳動(dòng)軸聯(lián)接，再通過減速器與車輪聯(lián)接驅(qū)動(dòng)兩邊的主輪。每套運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)通過制動(dòng)輪、聯(lián)軸節(jié)、減速器與大車車輪聯(lián)接，省去了中間傳動(dòng)軸。 分別驅(qū)動(dòng)與集中驅(qū)動(dòng)相比，自重較輕，安裝和維護(hù)方便，實(shí)踐證明使用效果良好。 控制室 是操縱起重機(jī)的吊艙，又稱駕駛室。 [3] 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 控制室一般固定在主梁下方的一端，也有隨大車移動(dòng)的。為了安全，艙口處裝有安全開關(guān)，避免司機(jī)及維護(hù)人員上車發(fā)生觸電事故 。其主電路和控制電路如圖 所示 圖 20t 橋式起重機(jī)典型電路 控制方式：小型橋式起重機(jī)的主鉤、大車、小車均采用繞線式三相交流異步機(jī)電動(dòng)機(jī)和凸輪控制器控制。其中 M1 為主卷揚(yáng)電動(dòng)機(jī)，由凸輪控制器 1SA 操縱； M2 為副卷揚(yáng)電動(dòng)機(jī)，由凸輪控制器 2SA 操縱；小車移行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī) M3 拖動(dòng)， M3 為小車電動(dòng)機(jī)，由凸輪控制器 3SA 操縱；大車移行機(jī)構(gòu)由兩臺電動(dòng)機(jī) M M5 分別拖動(dòng)， M M5 為大車電動(dòng)機(jī)，共由凸輪控制器 4SA 操縱。其中 QS 為緊急開關(guān)，用作事故情況下緊急斷開電源； SQ7～ SQ9 為艙口門開關(guān)與橫梁門開關(guān)； KA1～ KA6 為過電流繼電器的觸點(diǎn) ，用作電動(dòng)機(jī)的過流保護(hù)； 1SA、 2SA、 3SA、 4SA 分別為主卷揚(yáng)、副卷揚(yáng)、小車與大車凸輪控制器觸點(diǎn)； SQ SQ2 為小車移行機(jī)構(gòu)行程開關(guān)，用于小車終端限位保護(hù)；SQ SQ4 為大車移行機(jī)構(gòu)行程開關(guān)，用于大車終端限位保護(hù)； SQ5 為副卷揚(yáng)提升機(jī)構(gòu)行程開關(guān)，用于提升終端限位保護(hù)。 [6] 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都 有 傳統(tǒng)橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)： 橋式起重器一般在一些條件惡劣的場合工作，而且動(dòng)作復(fù)雜，工作頻率較高，電機(jī)容量較大，要求有一定的調(diào)速范圍。 而且采用凸輪控制器在操作中同時(shí)切換的觸點(diǎn)一般很多，且切換的又多是電動(dòng)機(jī)主電路的觸點(diǎn)，為了切換大容量電流，觸點(diǎn)都制造得厚重，這就為操作帶來了阻力和很大的勞動(dòng)強(qiáng)度。 控制方案的 設(shè)計(jì) 可編程控制器簡稱 — PLC， 是以微處 理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)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(jì)使用 PLC來實(shí)現(xiàn)主令控制器的開合表的邏輯功能，以代替原有系統(tǒng)中為每臺電動(dòng)機(jī)設(shè)置一臺主令控制器或凸輪控制器的設(shè)計(jì)。這樣既減少了系統(tǒng)中觸點(diǎn)數(shù)目，也使設(shè)備體積減小，操作強(qiáng)度也隨之下降。 通過 對設(shè)計(jì)的分析，改造后的交流橋式起重機(jī)控制系統(tǒng) 也 包含了以下幾個(gè)部分：主令控制器、限位器、保護(hù)輸入 、 PLC、 4 臺變頻器 、 5 臺 電動(dòng)機(jī)（大車電動(dòng)機(jī)兩臺）其控制框圖如圖 ： 圖 交流橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)框圖 主令控制器 限位器 保護(hù)輸入 P L C 變頻器 M1 變頻器 M2 變頻器 M3 變頻器 M4 M5 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 3 橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 改造后的交流橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)包含如下幾個(gè)部分：主令控制器、限位器、保護(hù)輸入、 PLC、 4 臺變頻器、 5 臺電動(dòng)機(jī)（大車電動(dòng)機(jī)兩 臺）。本設(shè)計(jì)采用一臺 S7200 型 PLC 控制四臺變頻器操作 5 臺電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。簡單起見，圖中沒有畫出全部的 I/O 口線。這次設(shè)計(jì)我使用 PLC 來模擬各類電器的邏輯功能，把有形的觸點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)?PLC內(nèi)部無形的邏輯關(guān)系。表 31 列出了一個(gè)經(jīng)精簡后的主令控制器的開合表，并 為各擋位接通的觸點(diǎn)安排了 PLC 的輸入口。三檔位的主令控制器的開合表如表 31 所示。由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)，或由反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)都必須經(jīng)過零位，手柄位于零位表示已斷開正在運(yùn)行的接觸器，準(zhǔn)備接通下一個(gè)接觸器，同時(shí)手柄在 0 位時(shí)會切除電阻檔位存儲器清零。這 是通過加 1 及減 1 指令實(shí)現(xiàn)的，在 VB100 中數(shù)值小于 5 時(shí)可加操作，大于零時(shí)可 減操作。主要反映在功率因數(shù)、效率、輸出力矩、電機(jī)溫升、噪音及振動(dòng)等方面。同時(shí)由于變頻控制軟件的優(yōu)化使用，使電動(dòng)機(jī)可以避開共振點(diǎn)，解決了系統(tǒng)在