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1、摘 要桥式起重机是机械生产中最常用的一种起重机械，在生产过程中起着非常重要的作用。所以提高桥式起重机的运行效率，确保运作过程中的安全保障和降低生产成本是非常重要的。传统的桥式起重机一般都是采用起重用绕线式交流异步电动机拖动。起升机构和运行机构上的电机一般都是采用转子串电阻调速方式。这种调速方式操作复杂，可靠性差，故障率高，且电能浪费大，效率低。随着近几年控制技术的飞速发展，我们可以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等技术应用到桥式起重机控制系统中。本次设计主要讨论的是基于可编程序控制器（PLC）和变频器的桥式起重机控制系统的改进。并且阐述了PLC和变频器控制的基本
2、原理。PLC系统采用西门子公司的S7-200，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度，吊钩的升、降方向和速度，同时能检测各个电机故障现象。该设计主电路中改变电动机的工作状态主要由变频器来实现，在控制电路中实现桥式起重机的各种功能主要由PLC来实现。最后对可编程控制器进行软件设计，编制出安全可靠高效的控制程序。关键词：桥式起重机；变频器；可编程控制器AbstractBridge crane is the mechanical production of the most commonly used as a hoisting machinery, plays a very important r
3、ole in the process of production. So to improve the efficiency of bridge crane, ensure the security operation process and reduce cost of production is very important.Traditional bridge crane is used commonly on reuse of wound rotor asynchronous motor drag communication. Hoisting mechanism and operat
4、ional mechanism on the motor rotor series resistance speed control mode is generally adopted. But this way of speed regulating operation complexity, poor reliability, failure rate is high, and the power waste, low efficiency. With the rapid development of control technology in recent years, we can a
5、ccording to the above problems existing in the bridge crane control system, the programmable controller and frequency converter is applied to the bridge crane control system, and has carried on the detaileddesign.This design is mainly discussed the improvement of the programmable controller (PLC) an
6、d inverter bridge crane control system. And expounded the basic principles of PLC and frequency converter control. Adopting Siemens S7-200 PLC system, can control 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 de
7、tect various motor fault phenomenon. In this design,Changing the working state of the motor in circuit mainly by the frequency converter device to realize.In the control circuit to achieve the functions of bridge crane is mainly composed of PLC to realize. Finally the programmable controller softwar
8、e design, develop the safe, reliable and efficient control program.Key words: Bridge crane; frequency converter; programmable logic controller目 录摘 要IABSTRACTII目 录III1 绪论11.1桥式起重机的简介11.2 本课题研究的内容和意义11.2.1 课题设计的内容：11.2.2 课题设计的意义21.3 国内外起重机控制系统的发展状况22桥式起重机的控制32.1桥式起重机的主要结构及运动形式32.2传统桥式起重机的控制原理42.3 传统桥式
9、起重机控制系统的缺点52.4 控制方案的设计53 桥式起重机控制系统的硬件设计63.1 系统硬件设计63.2 PLC实现的主令控制器63.3 电机的选用73.3.1 变频调速对电动机的要求73.3.2 变频起重机系统中电动机的选型73.3.4 计算及电机的选取83.4 变频器103.4.1 变频器选型103.4.2 变频器的主电路103.4.3 变频器的控制电路113.4.4 变频器选择及电流验证123.4.5 变频器主要参数设置133.5 制动电阻的选择143.6 可编程控制器143.6.1可编程控制器的概述143.6.2 可编程控制器选型153.6.3 I/O端口分配163.6.4 PLC
10、系统接线方式173.7 安全措施184 系统软件设计194.1 主程序194.2 公用程序204.3 大车控制程序234.4 其他子程序设计255 结论及展望285.1 结论285.2 展望28致 谢29参考文献301 绪论1.1桥式起重机的简介在工业生产中广泛使用各种起重机械，对物料作起重、运输、装卸和安装等作业，广泛应用在工矿企业、车站、港口、仓库、建筑工地等部门。它对减轻工人劳动强度、提高劳动生产率、促进生产过程机械化起着重要作用，是现代化生产中不可缺少的工具。时至今日，在其承载结构、驱动机构、取物装置、控制系统及安全装置各方面都有了很大的发展。由于现代设计方法的建立和计算机辅助设计手段
11、的应用，使起重机设计思维观念和方法有了进一步的更新。因此，起重机将向现代化、智能化、更安全可靠的方向发展。起重机械种类很多，其中桥架型起重机是使用最广泛的一种起重机械。通用桥式起重机又称“天车”或“行车”，它是一种横架在固定的跨间上空用来吊运各种物件的设备。桥式起重机按起吊装置不同，又可分为吊钩桥式起重机、抓斗桥式起重机和电磁盘桥式起重机等。其中以吊钩桥式起重机应用最广。本次设计就是以吊钩桥式起重机进行讨论与分析的。6桥式起重机一般由可整体前后移动的横梁(大车)、左右移动的小车、固定在小车上可上下移动的主副钩、操纵室、小车导电装置(辅助滑线)、起重机总电源导电装置(主滑线)等部分组成。图1.1
12、为桥式起重机总体示意图。 9865432171- 驾驶室 2-辅助滑线架 3-交流磁力控制盘 4-电阻箱 5-起重小车 6-大车拖动电动机 7-端梁 8-主滑线 9-主梁图1.1桥式起重机整体示意图1.2 本课题研究的内容和意义1.2.1 课题设计的内容：本次设计主要研究如何用可编程控制器与变频器相结合来取代传统的控制系统。设计的起重机的起重量为20/5吨，其跨度(L)为19.5m主钩起升速度为7.5m/min，副钩起升速度为15m/min。大车运行速度为75m/min，小车运行速度为45m/m。传统的20/5t交流桥式起重机，一般都是采用起重用绕线式交流异步电动机拖动。但是起重机的工作环境一
13、般比较恶劣，较长时间的使用会导致碳刷的接触器磨损较大，加上任务重，操作流程复杂，触头消蚀严重。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PLC的工作原理和熟练使用编程指令。1.2.2 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PLC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
14、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。PLC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。9
15、1.3 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。大型高效起重机新一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。8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一定程度的提高，但是与国际水平还有一定距离。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。2桥式起重机的控制2.1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
