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1、基于PLC的10吨桥式起重机电气控制系统设计 华北科技学院 本 科 毕 业 设 计(论 文) 设计论文题目:基于PLC的10t桥式起重机电气控制系统设计 专 题 题 目: 目录摘要1Abstract21 绪论31.1 起重机拖动系统发展现状31.2 电气控制技术简介41.3 本课题设计的任务与意义52 桥式起重机简介及相关参数的介绍62.1 桥式起重机的简介62.2 桥式起重机相关参数的介绍92.3 本设计的控制方案103 变频调速系统的设计123.1 变频器的选择和参数设定123.2 变频器的配置和制动电阻294 电气控制系统的设计334.1 桥式起重机控制要求的分析334.2 保护功能的分
2、析344.3 电气控制原理图的设计355 电气控制系统的PLC实现405.1 PLC技术的简介405.2 西门子S7-226 PLC的介绍425.3 西门子S7-226 PLC外部电路的设计455.4 控制系统的PLC程序设计455.5 电气控制系统的抗干扰措施526 安装接线图的设计与程序调试546.1 相关元器件的尺寸的介绍及布局图546.2 桥式起重机电气控制系统的电路的安装接线图546.3 PLC程序的调试55结束语58参考文献59谢致60 摘要 随着工业生产规模的不断扩大,桥式起重机也得到了迅速的发展。桥式起重机主要应用室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。它具有上下起升、前后平移
3、、左右平移的功能,其主要由电气控制系统和机械系统组成。本设计是桥式起重机的电气控制系统的设计。 本文对桥式起重机电气控制系统的设计主要从安全性和功能性两个方面着手进行,主要包括主电路的设计和控制电路的设计,主电路中的设计以变频器的连接和参数设定为主,控制主要以PLC程序的设计以及和变频器连线、输入输出端子的分配。该设计主电路中改变电动机的工作状态主要由变频器器来实现,在控制电路中实现桥式起重机的各种功能主要由PLC实现。 本文是以山东华起起重机械生产的QD型10吨吊钩式桥式起重机为背景的。在设计中,在起重机的长动控制方面大车、小车、起升机构分别都设计了三个速度档,即高速、中速、低速,由凸轮控制
4、器控制。在点动方面大车、小车、起升机构都设计了正反转点动,但点动速度都处于各自的低速档。在滑行控制方面,只有大车设有滑行控制。在限位保护方面,大车、小车两边都设有保护行程开关,小车设有一个限位保护行程开关和一个超载保护行程开关。PLC系统选用西门子公司生产的S7-200系列的PLC和一个输入输出扩充模块EM223。变频器选用三菱公司生产的FR-F500。该电气控制系统有行程开关的保护措施以及变频器反馈给PLC的信号来实施保护。 关键词: 桥式起重机;电气控制系统;变频调速;PLC控制 Abstract With the continuous expansion of production sc
5、ale, crane also got rapid development. Bridge crane is mainly used for indoor and outdoor storage, factories, docks and outdoor storage yard. It has upper and lower lift, move around, translation function, which is mainly composed of an electric control system and a mechanical system. The design of
6、bridge crane electrical control system design. In this paper, the bridge crane electrical control system design mainly from the safety and function of the two aspects, including the design of main circuit and control circuit design, the design of main circuit of converter connection and parameter se
7、tting, control mainly in the design of PLC program and inverter connection, input / output terminals distribution. The design of main circuit to change the working state of motor is mainly composed of a frequency converter to realize, in the control circuit to realize the various functions of bridge
8、 crane is mainly composed of PLC implementation. This article is based on China Shandong lifting limited production of type QD10 tons hook bridge crane as the background. In the design, in the crane movable control crane, trolley, the hoisting mechanism are respectively designed three speed gear, hi
9、gh speed, medium speed, low speed, by a cam controller. In the dynamic aspects of carts, trolleys, lifting mechanism are designed just reversal point, but the speed is their low gear. In the sliding control, only the cart with sliding control. In the limiting protection, Trolley Cart, both equipped
10、with protection switch, the carriage is provided with a limiting switch and an overload protection switch. PLC system adopts Siemens S7-200 series produced by PLC and an input / output expansion module EM223. Inverter selects the Mitsubishi companys FR-F500. The electrical control system of a travel
11、 switch protection measures as well as the inverter feedback to the PLC signal to carry out protection. Keywords: crane; electrical control system; frequency control; PLC control 绪论起重机拖动系统发展现状 起重机拖动系统是随着电力电子技术的发展而发展起来的。起重机的拖动技术包括直流控制和交流控制两种方式,直流有励磁调速和调压调速。交流调速有串电阻调速、脉冲调速、调压调速、串级调速和变频调速等多种调速方式。 最初的起重
12、机拖动系统是由交流绕线电动机来拖动。通过改变串入转子回路的电阻值来改变电机的机械特性。从而达到启动、停止和调速的目的。 小功率可控硅技术的发展,国外设计出了里奥纳度系统,国内称作电动-发电-电动系统:即由一台大功率交流电动机拖动几台直流发电机,直流发电机的输出作为直流电动机的电源,再由直流电动机拖动起重机的各个机构使其起重运行。小功率可控硅的电流作为直流发电机的励磁电流,从而改变发电机的直流输出电压,直流电动机则获得可变的直流电源,直流电机的速度与直流电压成正比;通过以上控制回路,达到调速的目的;即通过调节小电流(小功率可控硅)来达到调节大电流(直流电动机)的目的。 当大功率可控硅的技术发展成
13、熟,各大电气公司相继开发出了大功率的直流拖动系统。起重机的拖动系统相应地发展成直流拖动系统。交流电源送入直流拖动系统,直流系统将交流电整流成电压可调的直流电源来驱动直流电机,达到调速的目的。 1998年以后,随着大功率IGBT技术的发展,大功率交流变频驱动器得到了快速的发展,起重机的拖动系统逐步采用交流变频电机加交流变频驱动器的拖动形式,以代替直流系统。这是由于相比直流系统,交流电机维护容易、费用低、调速范围广。 串电阻、涡流调速、脉冲调速等调速方案为传统调速方式,其主要缺点是启动制动电流大,对机械系统的冲击强,随环境温度变化所造成的误差大、不易实现据通讯,对电机保护不全等。随着交流电机变频器
14、的应用和普及,人们已经逐渐淘汰绕线式电动机转子回路串电阻调速这一落后调速方式,采用先进的变频调速技术取而代之,实现了提升机构的平滑调速和节能运行,并将电网功率因数提高到0.95以上,同时省去了调速接触器、正反转接触器等元件,完全解决了传统提升机构存在的固有缺点,使设备性能得到了极大提高。 电动机的变频调速方式主要有V/F调速和矢量调速。V/F调速,简单的说就是调压调频,主要应用于风机、水泵等机构。矢量变换控制是20世纪70年代原西德Blascehke等人首先提出来的。其基本思想是把交流异步电动机模拟成直流电动机,能够像直流电动机一样进行调速控制。采用矢量控制的目的,主要为了提高变频调速的动态性
15、能。 变频器具有电机参数自适应功能,在投入正式运行之前同构空载电动机的试行,变频器自动测试并读取电动机的全部参数并进行优化处理,从而使电动机工作在最佳状态。变频调速装置本身设有过电流、短路、过电压、欠电压、瞬时停电、缺相、输出端接地等故障保护。当上述故障出现时,变频器将停止工作,并以代码形式在LCD屏幕。电气控制技术简介 电气控制技术是用以实现工业生产过程自动化的控制技术,它以各类电动机为动力的传动装置和系统为对象。电气控制系统是其中的主干部分。电气控制系统主要包括普通电气传动控制(速度、位置、压力、张力、流量等)系统。综合自动化系统以及自动生产线。他们是现代化生产的好、重要组成部分和基石。电气控制系统广泛应用于各个工业部门及凡是需要动力的场合中,该系统是由电动机及供电、检测、控制装置组成的反馈控制系统,是把电能转化电能量的装置,其特征是:它能自动完成能量的变换和控制所需的信息处理;其结果是:改善人们在生产及生活中的工作条件,大幅度提高全社会生产和再生产效率。
