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1、河南机电高等专科学校毕业设计(论文)题 目 PLC 在行车控制系统中的应用院 系 机电工程 专 业 电气自动化技术 年 级 2004 级 学生姓名 路培良 指导老师 完成时间 2006 年 8 月 前言传统的工厂中，起重机械的控制还是由继电接触器来进行控制的，调速是采用串电阻调速。继电接触器控制系统存在着可靠性差，操作复杂，故障率高。转子串电阻调速，机械特性软，负载变化时转速也变化，调速不理想。所串电阻长期发热，电能浪费大，效率低等缺点 1。近年来，随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展，电气传动和自动控制领域也日新月异。其中，具有代表性的交流变频装置和可编程控制器获得了广泛的应用，为 PLC
2、 控制的变频调速技术在行车拖动系统中的应用提供了有利条件。PLC 是在微处理器的基础上发展起来的一种新型控制器，是一种基于计算机技术、专为在工业环境下应用而设计的电子自动控制装置，他采用存储器存储指令，通过数字或模拟的输入/输出完成一系列逻辑、顺序、定时、计数、运算等功能，控制各种类型的机电设备和生产过程。PLC 把微型计算机技术和继电接触器控制技术融合在一起，兼具计算机的功能完备、灵活性强、通用性好以及继电接触器控制系统的简单易懂、维修方便的特点。采用 PLC 控制系统可以有效的弥补上述继电接触器系统存在的一系列缺陷。在很多领域，PLC 已经取代了继电器进行控制。用 PLC 在行车的运行控制
3、系统中对继电接触器的代替，以及变频器对调速系统进行的改造，进而实现工厂车间行车的安全、高效、平稳运行, 达到了节能降耗和减少故障的目的。目 录摘要： .1关键词： .12 行车的结构系统分析 .12.1 行车的结构 .22.2 行车对电力拖动和电气控制的要求 .33 继电接触器与 PLC 控制的差异 .33.1 继电接触器控制存在的问题 .33.2 PLC 控制系统的特点 .44 PLC 控制的行车拖动系统 .54.1 系统组成 .54.2 变频器的应用 .54.2.1 起升机构 .64.2.2 平移机构 .64.2.3 再生能量的处理 .74.2.4 回馈制动 .74.2.5 辅件的选择 .
4、84.3 变频器与 PLC 通信 .94.4 备用应急系统 .105 PLC 在行车控制系统中的设计 .105.1 PLC 的硬件设计 .105.1.1 PLC 的硬件选型 .105.1.2 PLC I/O 设备及 I/O 点编号的分配 .105.2 PLC 的软件设计 .115.2.1 设计梯形图 .115.2.2 控制系统分析 .116 安全保护措施 .156.1 配电部分 .156.2 变频器部分 .156.3 行程开关保护 .156.4 其他保护 .157 结束语 .16谢词 .16参考文献 .171PLC 在行车控制系统中的应用摘 要：本文是对行车在工厂中的实际应用及控制系统进行研究
5、分析后，利用PLC 在行车的运行控制系统中对继电接触器的代替，以及变频器对调速系统进行的改造，进而实现工厂车间行车的安全、高效、平稳运行, 达到了节能降耗和减少故障的目的。本文研究分析了工厂常用行车的运行特点和运行要求，详细阐述了 PLC 在行车控制系统中的应用原理和应用原则，给出了基于 PLC 的行车大车电气线路原理图设计，详细阐述了交流变频调速技术用于行车时的电动机、变频器及其制动方式的选型原则，概述了 PLC 在变频调速中的灵活应用。本文还简要介绍了 PLC 在行车电气保护系统中的应用。极大的提高并满足了行车在特殊条件下的控制要求，改善了行车在特殊环境下的运行性能。关键词： 行车 PLC
6、 控制22 行车的结构系统分析行车是起重机的一种，是一种横架在固定跨间上空用来吊运各种物件的设备，在车站,码头,冶金和机械制造工业应用中应用最为广泛。行车依据起吊装置不同，可以分为吊钩式行车、电磁式行车、抓斗式行车。其中以吊钩式行车应用最广。2.1 行车的结构行车由桥架、大车运行机构、小车运行机构、升降机构和操纵室等几部分组成。其中大车运行机构、小车运行机构、升降机构是他的完成工作的主要系统，本文主要研究 PLC 在上述系统中的应用。大车运行机构由大车电动机、制动器、减速器、联轴器和车轮等部分组成。大车运行机构有分别驱动和集中驱动良种，分别驱动由两台电动机经减速装置分别带动两个主动轮同时移动；
7、集中驱动由一台电动机经减速装置带动大车的两个主动轮同时移动。小车部分主要由小车架、小车运行机构、提升机构和限位开关等组成。小车运行机构由小车电动机、制动器、联轴器和车轮等装置组成，小车运行机构采用集中驱动方式。提升机构采用绞车形式，即由提升电动机经减速器减速后带动卷筒转动，利用卷筒、滑轮与滑轮组所组成的钢丝绳卷绕系统，将钢丝绳卷进或放出，从而实现吊钩及重物的上升和下降。操纵室，又称驾驶室，是操纵行车的吊仓。主要装有大、小车的运行机构和提升机构的操纵系统和有关装置，如控制器、控制屏、保护配电盘及照明开关箱，还有紧急开关、电铃开关。32.2 行车对电力拖动和电气控制的要求行车的工作条件十分恶劣，如
8、多粉尘、高温、高湿度等，且工作负载性质属于重复短时工作制，处于频繁起动、制动、调速和正反转状态，要承受较大的过载和机械冲击，因而对其电力拖动和电气控制有一定的要求。（1）频繁起动行车的工作性质决定，要求行车能适应频繁起动并能带负载起动，所以要求电动机起动电流小，起动转矩和最大转矩较大。一般采用绕线式异步电动机拖动，在转子电路中串联电阻进行起动和调速。目前也有采用变频器调速的。（2）速度可以调节行车的负载为恒定转矩，所以采用恒转矩调速。当改变转子外接电阻时，电动机就可以得到不同的转速。（3）重复短时工作制行车为短时工作制，拖动行车运动的电动机在工作中的特点是工作期内温度升高，由于时间短，来不及上
9、升到稳定值，停止期内温度降低，在还未降低到周围环境温度又要起动。显然在同样功率下，重复短时工作比长期稳定工作的温升要低，因此允许过载运行。（4）多种运行状态大车和小车有前进和后退两种运行状态，分别由专门电动机驱动。提升系统的电动机提升重物时工作在正向电动状态；当空钩或者轻载下放时，由于负载转矩小于提升机构摩擦阻转矩，此时依靠空钩和重物本身的重量不能下降，为此电动机须工作在反向电动状态，产生电磁转矩强使空钩或重物下降；在重载长距离下放重物时，电动机工作在反向回馈制动状态，电动机要按反转相序接线，使电动机转速超过同步转速，产生阻止重物下降的制动转矩；当中载、重载短距离下放重物，或下放重载荷时，为获
10、得低速下放，并安全平稳工作需要使电动机工作在倒拉反转制动状态，此时电动机仍要按反转相序接线，但在转子回路中串接较大的电阻，以防止滑车。（5）电气保护措施行车的电动机应具有过载、短路、零压和各种限位等保护。它包括电动机过载保护、短路电流保护、失压保护、控制器零位保护、紧急断电保护，提升限位保护、大车和小车移动限位保护等。3 继电接触器与 PLC 控制的差异3.1 继电接触器控制存在的问题4继电接触器控制存在以下几个问题 2：（1）行车工作环境恶劣，工作任务繁重，电动机所串频敏电阻器烧损、断裂和接地故障时有发生，造成电动机频繁烧损；（2）由于机体震动及导电性粉尘工作环境，继电接触器控制系统的可靠性差、故障率高、维护困难、维护费用高、检修工人疲于维护；（3） 转子串频敏电阻器调速，机械特性偏软，负载变化时，运行不平稳，且运行中频敏电阻长期发热，电能浪费严重；（4） 各接触器在大电流状态下工作频繁分断、吸合，造成电网高次谐波污染严重，电网功率因数低。3.2 PLC 控制系统的特点PLC 是在微处理器的基础上发展起来的一种新型控制器，是一种基于计算机技术、专为在工业环境下应用而设计的电子控制装置，他采用存储器存储指令，通过数字或模拟的输入/输出完成一系列逻辑、顺序、定时、计数、运算等功能，控制各种类型的机电设备和生产过程。PLC 把微型计算机技术和继电接触器
