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1、 南京工程学院自动化学院 本科毕业设计（论文）题目：起重机PLC控制改造设计 专 业： 自动化（数控技术） 班 级 T数控091 学 号：学生姓名： 顾强 指导教师： 邵翔兵 起迄日期： 2013.32013.5 设计地点： 实验楼 Graduation Design (Thesis) Crane control PLC control design By GU QiangSupervised byProf. XU Xiang bingSchoolofAutomation Nanjing Institute of Technology May, 201354 / 59 摘 要 随着现代控制理论
2、的应用，微处理器和微电子技术的发展，使变频调速控制系统日趋成熟。而桥式起重机作为物料搬运系统中一种典型设备，在企业生产活动中应用广泛作用显著，故对于提高其运行效率，确保运行安全，降低物料搬运成本是十分重要。传统的桥式起重控制系统主要采用继电器、接触器进行控制，并使用交流绕线串电阻的方法进行启动和调速，这种控制系统存在可靠性差，故障率高，电能浪费大，效率低等缺点。因此根据桥式起重机的运行特点，将可编程序控制器与变频器结合应用于桥式起重机控制系统， PLC系统采用日本三菱公司产品，大大提高了操作精度和稳定度；综合保护功能完善，便于及时发现、查找、处理故障；并且节约了能源。变频器采用三菱公司FR-A
3、540系列产品，变频器内部控制的核心是 CPU单元，具有较强的运算和控制能力 , 能够实现参数化调速控制，设置合理的电机运行参数，保证起重机各机构有较大的调速范围和较高的调速精度，并且可以有7种不同的速度，比传统的起重机多几种速度。变频器内部具有故障自诊断功能 ,能实现系统的过电压、过电流和过载保护等功能。 In this paper Along with the application of modern control theory and microprocessor and the development of microelectronics technology, the freq
4、uency control of motor speed control system has become increasingly mature. The bridge crane as the materials handling system is a kind of typical equipment, widely used in the enterprise production activities significantly, therefore, to improve the efficiency of its operation, ensure the running s
5、afety, it is important to reduce material handling costs. Traditional bridge crane control system mainly adopts relay and contactor to control, and communication series resistance of the winding method is used to start and speed control, this control system has poor reliability, failure rate is high
6、, the electric energy waste, low efficiency of faults. So according to the characteristics of bridge crane, combines programmable controller and frequency converter is applied in bridge crane control system, PLC system USES the Japanese mitsubishi products, greatly improve the precision and stabilit
7、y of operation; Comprehensive protection function perfect, facilitate timely find, find, and troubleshooting; And save the energy. Mitsubishi inverter adopts FR - A540 series products, inverter is the core of the internal control CPU units, have strong ability of operation and control, to realize pa
8、rameterized speed regulation control, set up reasonable motor running parameters, guarantee that crane institutions have a large speed range and high control precision, and can have seven different speed, several speed than traditional crane. Frequency converter internal has fault self-diagnosis fun
9、ction, can realize system function such as overvoltage, overcurrent and overload protection. 目 录第1章 绪 论11.1 过程控制技术的发展概述21.2 对起重机控制电路进行PLC改造的意义31.3 本设计的主要内容4第2章 桥式起重机电气控制52.1 桥式起重机简介52.2 桥式起重机对电力拖动和电气控制的要求72.3 起重机电动机的工作状态分析82.4 起重机控制原理分析10第3章 起重机PLC控制系统的设计213.1 可编程序控制器的功能和特点213.2 PLC控制系统的设计基本原则与主要内容2
10、23.3 PLC硬件的选择243.4 节省PLC输入输出点数的方法273.5 PLC的选型设计29第4章 桥式起重机PLC控制系统的程序设计394.1 PLC控制程序设计的一般步骤394.2 桥式起重机控制程序的设计40第5章 桥式起重机PLC控制系统的检修495.1 桥式起重机常见故障及可能原因495.2 20/5T桥式起重机电气控制线路的常见故障检修50参考文献53结束语54第1章 绪 论1.1 过程控制技术的发展概述在现代工业控制中, 过程控制技术是一历史较为久远的分支。在本世纪30 年代就已有应用。过程控制技术发展至今天, 在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。在自动控制
11、时期内，过程控制系统又经历了三个发展阶段, 它们是：分散控制阶段, 集中控制阶段和集散控制阶段。从过程控制采用的理论与技术手段来看，可以粗略地把它划为三个阶段：开始到70 年代为第一阶段，70 年代至90 年代初为第二阶段，90 年代初为第三阶段开始。其中70 年代既是古典控制应用发展的鼎盛时期，又是现代控制应用发展的初期，90 年代初既是现代控制应用发展的繁荣时期，又是高级控制发展的初期。第一阶段是初级阶段，包括人工控制，以古典控制理论为主要基础，采用常规气动、液动和电动仪表，对生产过程中的温度、流量、压力和液位进行控制，在诸多控制系统中，以单回路结构、PID 策略为主，同时针对不同的对象与
12、要求，创造了一些专门的控制系统，如：使物料按比例配制的比值控制，克服大滞后的Smith 预估器，克服干扰的前馈控制和串级控制等等，这阶段的主要任务是稳定系统，实现定值控制。这与当时生产水平是相适应的。第二阶段是发展阶段，以现代控制理论为主要基础，以微型计算机和高档仪表为工具，对较复杂的工业过程进行控制。这阶段的建模理论、在线辨识和实时控制已突破前期的形式，继而涌现了大量的先进控制系统和高级控制策略，如克服对象特性时变和环境干扰等不确定影响的自适应控制，消除因模型失配而产生不良影响的预测控制等。这阶段的主要任务是克服干扰和模型变化，满足复杂的工艺要求，提高控制质量。1975 年，世界上第一台分散
13、控制系统在美国Honeywe公司问世，从而揭开了过程控制崭新的一页。分散控制系统也叫集散控制系统，它综合了计算机技术、控制技术、通信技术和显示技术，采用多层分级的结构形式,按总体分散、管理集中的原则，完成对工业过程的操作、监视、控制。由于采用了分散的结构和冗余等技术，使系统的可靠性极高，再加上硬件方面的开放式框架和软件方面的模块化形式，使得它组态、扩展极为方便，还有众多的控制算法(几十至上百种) 、较好的人机界面和故障检测报告功能。经过20多年的发展，它已日臻完善，在众多的控制系统中，显示出出类拔萃的风范，因此，可以毫不夸张地说，分散控制系统是过程控制发展史上的一个里程碑。第三阶段是高级阶段，
14、目前正在来到。1.2 对起重机控制电路进行PLC改造的意义目前，在企业中运行着的许多生产设备在控制技术方面都趋于落后和老化，但并未完成设备的设计寿命。特别是设备主体的工作性能还十分稳定和可靠，只是在新技术的应用上跟不上时代的发展，运行中的消耗偏高，效率较低，控制性能不够优越。在这种情况下，若只为追求新技术的应用而提前进行设备的更新换代，将造成极大的浪费，同时增大设备投资的回收难度，提高企业的产品成本。本设计中20/5吨桥式起重机电气驱动系统分为主钩、副钩、小车、大车四部分。在原传动控制中，采用转子串接电阻的调速方式，其设备存在缺点如下：1） 起重机每天需进行大量的装卸操作，由于绕线式电机调速是通过电气驱动系统中的主要控制元件交直流接触器和断开电动机上的串接电阻，切换十分频繁，在电流比较大的状态下，容易烧坏触头。同时因工作环境恶劣，转子回路串接的电阻因灰尘、设备震动等原因经常烧坏、断裂。因而设备故障率比较高，维修工作量比较大。
