摘 要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，因此对于提高桥式起重机的运行效率，确保运行的安全可靠性，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，采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，操作复杂，故障率高,电能浪费大，效率低等缺点因此对桥式起重机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内外相关行业专家学者的一个研究课题 本文针对桥式起重机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器应用于桥式起重机控制系统上，并进行了较深入的研究1.根据桥式起重机的运行特点，桥式起重机控制系统采用工业触摸屏监控起重机变频调速系统，该系统主要由上位机(工业触摸屏系统)、下位机(PLC控制系统)、变频调速系统等组成2.组态软件作为用户可定制功能的软件平台工具，利用其良好的人机界面和通信能力，在PC机上可开发出友好人机界面，下载至工业触摸屏中，使工作人员可以实现变频器的参数设置、电机的启动和停止，同时可实现系统故障报警3.PLC系统采用SIEMENS公司产品，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度换档;吊钩的升、降方向及速度换档，同时能检测各个电机故障现象并送往工业触摸屏进行显示，减小了传统继电—接触式控制系统的中间环节，减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。
4.为了更加有效的防止重物下滑，在桥式起重机起升机构各加上一套由旋转编码器、PG数模转换和PLC相结合的闭环系统，使主副吊钩拖动更加稳定、可靠实验结果表明，采用该控制系统，使桥式起重机工作可靠，使用方便，同时具有动态显示的功能，节能效果好明显 关键词: 可编程序控制器，桥式起重机，变频调速，组态软件ABSTRACT The bridge crane carries a kind of typical equipment in the supplies system，so it have extensive function in the activity of producing enterprise ,so it is important to improve the bridge crane operational efficiency, guarantee the safe reliability to be operated, reduce the cost of the supplies carrying .But the traditional bridge crane control system mainly adopts relay and contactor to control bridge crane，adopt the methods of wire winding bunch of resistance to start and adjust speed of motor，the control system have many disadvantages ,for example: dependability is bad, it is complicated to operate, fault rate is high. the electric energy is wasted greatly, efficiency is low. Carrying on the research to the bridge crane control system has realistic meanings, it is a subject for research of relevant experts and scholars' both at home and abroad too.To the question that exist in the bridge crane control system，the paper apply programmable controller and frequency converter on control system of bridge crane，have carried on deeper research. in relevant respects.1.According to the operation characteristic of bridge crane, bridge crane control system adopt industry touch-sensitive screen control the system of bridge crane frequency conversion, this system mainly include location going to machine (industry touch-sensitive screen system)，the next machine (PLC control system )and frequency conversion system 2.The configuration software can customize the special function software platform for users, utilize its good man-machine interface and communication capacity, can develop the friendly man-machine interface on the PC，download the interface into the touch-sensitive screen，make staff member can set parameter，start or stop electrical motor and at the same time implementation fault alarm. 3.PLC system adopts the SIEMENS Company products, can control the crane cart，caroperation direction and change speed;To rise，lower cliver direction and change speed，canmeasure each motor trouble phenomenon and send this to touch-sensitive screen of industry to show at the same time, have reduced traditional electricity—Contact-type control system of intermediate link .it reduce the hardware and control line, has improved systematic stability, dependability greatly.4.Prevent the heavy object from gliding for being more effective, rise organization of crane add one rotate encoder，PG count mould change combine PLC with close ring system，make clivers more steady，more reliable .The experimental result indicates，adopt this control system, it is reliable to make the bridge crane work, easy to use, have dynamical shown function ,energy-conservation is effectual. KEYWORDS: Programmable Controller，Bridge Crane，Frequency Conversion，Configuration Software目 录摘 要 iABSTRACT ii第一章 绪 论 1第一节 概述 1第二节 本课题设计的意义、主要内容及基本参数 2第二章 矢量控制变频调速 4第一节 变频调速的基本原理 4第二节 变频器的基本结构和功能 6一、变频器的主电路 6二、变频器的控制电路构成 7第三章 桥式起重机变频控制系统的硬件设计 8第一节 桥式起重机系统简介 8一、桥式起重机的构造 8二、各机构组成和特点 8三、传统桥式起重机的电气控制系统 8第二节 PLC技术简介 10一、PLC概述 10二、Siemens S7-200系列PLC特性 10三、Siemens S7-200 PLC的工作原理 12第三节 本系统总体设计方法 13第四节 部件的选择 14一、电机的选用 14二、变频器的选用 16三、PLC的选用 20四、常用辅件的选择 20五、系统抗干扰措施 22六、各机构的安全保护及检测 22第四章 桥式起重机变频控制系统的软件设计 24第一节 PLC的控制方案 24一、系统控制的要求 24二、控制系统的I/O点及地址分配 24三、PLC配置 26第二节 触摸屏的软件设计 27一、监控画面的开发方法 27二、组态软件 27第三节 监控画面的设计 30第四节 S7-200PLC网络的通信协议及本系统采用的通信协议 35一、S7-200PLC网络的通信协议 35二、本系统采用的通信协议 36三、上位机和PLC之间的通信 37第五节 PLC程序设计 38一、PLC编程软件概述 38二、程序设计 39第五章 全文总结及其展望 45第一节 全文总结 45第二节 研究展望 46参考文献 47外文资料 49中文翻译 52附 录 55致 谢 56ii 第一章 绪 论第一节 概述桥式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位。
经过几十年的发展，我国桥式起重机制造厂和使用部门在设计、制造工艺、设备使用维修、管理方面，不断积累经验，不断改造，推动了桥式起重机的技术进步但在实际使用中，结构开裂仍时有发生究其原因是频繁的超负荷作业及过大的机械振动冲击所引起的机械疲劳因此，除了机械上改进设计外，改善交流电气传动，减少起制动冲击，也是一个很重要的方面由于传统桥式起重机的电控系统采用转子回路串接电阻进行有级调速，致使机械冲击频繁，振动剧烈，因此电气控制上应采用平滑的无级调速是解决问题的有效手段传统的起重机驱动方案一般采用:(1)直接起动电动机;(2)改变电动机极对数调速;(3)转子串电阻调速;(4)涡流制动器调速;(5)可控硅串级调速;(6)直流调速前四种方案均属有级调速，调速范围小，无法高速运行，只能在额定速度以下调速;起动电流大，对电网冲击大;常在额定速度下进行机械制动，对起重机的机构冲击大，制动闸瓦磨损严重;功率因数低，在空载或轻载时低于0.2-0.4，即使满载也低于0.75，线路损耗大。