【毕业论文】基于PLC的起重机控制系统毕业设计说明书

且转子串电阻调速调速效果不理想。

所以我们要设法对其控制方式进行改造，减少电路中的冲击电流，改变调速方式，减少操作人员劳动强度，提高系统效率。

本设计主要内容就是熟练掌握变频器的控制原理，以及熟知的工作原理和熟练使用编程指令。

课题设计的意义近几年自动化控制技术和电气传动得到了飞快的发展。

其中，具有代表性的就是交流变频调速装置和可编程控制器在机械领域的结合应用，为控制的变频调速技术在桥式起重机应用提供了有利条件。

变频技术的运用使得起重机的整体特性得到较大提高，可以解决传统桥式起重机控制系统存在的问题，变频调速以其可靠性好高品质的调速性能节能效益显著的特性在起重机运输机械行业中具有广泛的发展前景。

控制变频器的系统能够适合起重机的工作要求，对提高工作效率，改善起重机的调速性能，减小起制动冲击以及增加起重机的安全系数有很大的作用。

所以有对桥式起重机电控系统进行研究很必要。

由变频器构成的交流调速系统可取代直流调速系统，是随着大规模集成电路制造技术不断发展的必然结果，符合起重机的发展趋势，适合发展大起重量得起重机提高工作速度扩大调速范围提高金属结构机构和电气设备的可靠性和使用寿命改善司机操作条件，保证作业安全，提高自动化控制程度和扩大远距离控制系统的使用范围。

国内外起重机控制系统的发展状况随着工业生产的机械化程度不断变高，生产效率不断提高，生产物件的运输要求也随之变高，就要求有控制更加便捷化和高速化的起重机，而且要对安全性和可靠性提出更高的要求。

目前国外先进的的起重机控制系统基本实现了自动化智能化和数字化的相结合。

起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。

将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术微电子技术电力电子技术液压技术模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。

大型高效起重机新代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。

主要由全数字化控制驱动装置可编程序控制器故障诊断及数据管理系统数字化操纵给定检测等设备组成。

经过几十年的发展，我国国内桥式起重机的控制技术水平已得到定程度的提高，但是与国际水平还有定距离。

目前国内使用的桥式起重机大多还是采用的传统的控制方法，采用继电器控制和串电阻调速，使用凸轮控制器控制电动机。

桥式起重机的控制桥式起重机的主要结构及运动形式桥式起重机由桥架双称大车，装有起升机构的小车大车运行机构及驾驶室等几部分组成，如下图所示图桥式起重机结构图桥架是桥式起重机的基本构件，它由主梁端梁走台等几部分组成。

主梁跨架在车间上空，其两端联有端梁，主梁外侧装有走台并设有安全栏杆。

小车运行机构由小车架小车移行机构和提升机构组成。

小车架由钢板焊成，其上装有小车移行机构提升机构栏杆及提升限位开关。

小车可沿桥架主梁上的轨道左右移行。

在小车运动方向的两端装有缓冲器和限位开关。

小车移行机构由电动机主动轮制动器等组成。

电动机经减速后带动主动轮使小车运动。

提升机构由电动机减速器卷筒制动器等组成，提升电动机通过制动轮联轴节与减速器联接，减速器输出轴与起吊卷筒相联。

大车移行机构则是由驱动电动机制动器传动轴减速器联轴器角型轴承箱和车轮等几部分组成。

其车轮通过角型轴承箱固定在桥架的端梁上，其主要作用是驱动大车车轮沿轨道运行。

其驱动方式有集中驱动和分别驱动方式两种集中驱动是由台电动机通过制动轮直接与联轴节传动轴联接，再通过减速器与车轮联接驱动两边的主轮。

分别驱动是由两套的无机械联系的运行机构组成。

每套运行机构由电动机通过制动轮联轴节减速器与大车车轮联接，省去了中间传动轴。

但分别驱动的运行机构是用两台同样型号的电动机，用同控制器控制。

分别驱动与集中驱动相比，自重较轻，安装和维护方便，实践证明使用效果良好。

目前我国生产的桥式起重机大部分采用分别驱动方式。

控制室是操纵起重机的吊舱，又称驾驶室。

在操纵室内，主要装有大小车运动机构和起升机构的操纵系统和有关装置，如控制器保护箱及照明开关箱有关安全开关，如紧急开关电铃开关等。

控制室般固定在主梁下方的端，也有随大车移动的。

其上方有通向走台的舱口。

为了安全，舱口处装有安全开关，避免司机及维护人员上车发生触电事故。

传统桥式起重机的控制原理传统的桥式起重机基本采用继电器控制和串电阻调速，使用凸轮控制器控制各台电动机。

其主电路和控制电路如图所示图桥式起重机典型电路控制方式小型桥式起重机的主钩大车小车均采用绕线式三相交流异步机电动机和凸轮控制器控制。

该起重机有两个卷扬机构，主钩起重量为吨，副钩起重量为吨，分别由电动机拖动。

其中为主卷扬电动机，由凸轮控制器操纵为副卷扬电动机，由凸轮控制器操纵小车主钩或副钩的启动按钮，启动相应子程序。

主程序梯形图设计如下图主程序梯形图程序设计公用程序设置公用程序可以充分利用的点，减少外部接线，公用程序主要用来是实现电机的提减速，正反转。

用辅助继电器输出为后面的各子程序做准备。

编程的基本思想是用比较传送的方式，按下或时，使存储器中的数在间顺序变化，控制输入到变频器中的档位变化实现调速。

当主令控制器处于零位，或输入到中的数大于或者小于时，将使置零。

另外，在上电的第个周期，得电，也将置零。

公用程序还将接收向前或者向后的输入，实现主令控制器的向前或者向后的功能。

公用程序的语言如下公用程序上电及主令开关经过零位时清档位存储器主令控制器零位开关出现下降沿主令控制器处于向前位主令控制器处于向后位上电的第个周期停止按钮按下时，不完成初始化，清档位存储器为时置，比较中的数与的大小将比较后的结果存入为时置，比较中的数与的大小将比较后的结果存入接次，加小于加速开关出现上升沿中间继电器，大于时，通电自增，接次，减大于减速开关中间继电器，小于时，通电自减速度输出程序停止按钮常闭触点串联正反转中间继电器，防止按下正反转时，进行加减速操作主电源输出点，变频器速度选择端变频器速度选择端变频器速度选择端主令控制器控制电动机正反转前限位开关主令控制器向前档并联，与互锁将主令控制器正转信息保存在后限位开关主令控制器向后档将主令控制器反转信息保存在图公用程序梯形图程序设计大车控制程序在设计各电动机控制程序的过程中，只需要将公用程序输出到中间继电器中，电机正传反转以及变速信息接到相应的变频器输入端口上即可。

因为各电机控制程序基本相同，只有主钩控制程序要另外再接单独的过电流保护，且其程序简单，下面就是以大车控制程序的软件部分的设计。

大车运行流程图如图所示图大车运行流程图大车控制程序包含大车电源急停复位和大车速度调节程序三部分。

根据变频器的端口功能，为急停输入口，为复位输入口，将控制面板的急停按钮接在的输入端口，经的输出端口接到变频器的及端口即可完成急停及复位的程序设计。

大车电源控制程序是将大车启动按钮常开触点串联大车停止按钮常闭触点以及大车故障按钮常闭触点再输出到大车电源输出，并将并联在上实现继电保持。

其梯形图如图所示图大车电源梯形图程序大车的急停和复位梯形图程序如图所示方向选择方向选择向启动运行变速到位抱闸停车方向选择步进调速否否否是是是是否图大车急停及复位梯形图程序大车速度控制程序的功能是将主令控制器输出的正转反转加减速等信号输入到变频器的输入口上。

变频器的正转输入口为口，反转输入口为口，档位速度输出控制为口。

将中间继电器的信号经小型继电器接在变频器上相应的输入口上，并加上定的保护电路，其梯形图如图所示图大车速度控制梯形图程序利用控制的变频器调速技术，桥式起重机拖动系统的各档速度加速时间都可以根据现场情况由变频器设置，调整方便。

负载变化时，各档速度基本不变，调速性能好。

其他子程序设计桥式起重机使用台电动机控制各机构的运行，而各运行机构的启动制动等操作基本相同，只有主钩控制程序稍有不同。

因此，小车主钩副钩的控制程序和大车的控制程序类似，只需在原有基础上稍加改动即可。

其中主钩回路由于负载变化大，启动频繁，因此加接过电流保护回路。

主钩和副钩的语言如下。

主钩程序子程序注释急停复位主钩过电流保护主钩电源主钩速度控制副钩程序子程序注释网络标题急停复位副钩电源副钩速度控制结论及展望结论本设计阐述了起重机控制系统的现状与发展，主要研究了变频器与可编程控制器在起重机控制系统中的结合应用，这也是现在比较流行的桥式起重机的控制思路。

这种控制系统提高了起重机的工作效率，保障了运作的安全性，节约了能源。

本次设计中将其控制系统由凸轮控制器控制改为控制，各机构调速均采用的变频调速。

系统采用的西门子的，能控制起重机大车小车的运行方向和速度及吊钩的升降方向及速度，同时还能够检测各个电机故障现象。

减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。

实验结果证明，这种控制系统是有效的，符合起重机的发展趋势。

展望在将来的几年内，随着控制技术的不断发展，我国的起重机控制技术将缩小与国外先进水平的差距。

起重机未来将更加大型化，高速化。

其整机设计生产将变得模块化，可以由不同模块重新组合出适应不同工作环境需要的起重机。

将来的起重机会自动化程度更高，方便操作，且安全性能更高。

根据国内外现有桥式起重机产品及些资料的查阅，近年来桥式起重机的发展趋势主要体现在以下几个方面通用型起重机以中小型为主，专用起重机向大型大功率发展重视标准化系列化通用化，逐步过渡采用国际标准发展机多用产品采用新技术新材料新结构新工艺。

致谢本设计由江南大学潘国锋老师指导完成。

潘国锋老师从本文的写作内容版式编排等各方面多次给予了详细的指导，对本文所涉及的起重机的控制系统的研究等给予了大量的帮助，并向我们提供了相关参考文献且提出了很好的意见和建议，使得本文得以成稿，在此表示衷心的感谢，另外，我要感谢在我四年的学习生涯中的学校老师们，是他们给了我扎实的基础知识和专业知识，这对设计的完成起到了很大的作用，对我以后的工作和生活也会有深远的影响。

还要感谢在本设计中给予我帮助的同学们，最后我还要向本文引用转载过资料的文献作者表示感谢。

参考文献武红军，张万忠可编程控制器入门与应用北京中国电力出版社，刘明芹电器与控制技术第二版北京化学工业出版社，高敏天车工培训教程北京机械工业出版社，龚