畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于plc的橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　學(xué)科分類(lèi)號(hào)：____08____</p><p><b>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目：基于PLC的橋式起重機(jī) </p><p>　　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　系 部： 通信與控制工程系 </p><p>

2、;　　專(zhuān)業(yè)年級(jí)： 自動(dòng)化2009級(jí) </p><p>　　基于PLC的橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)采用繼電器和串電阻調(diào)速作為主控制器及調(diào)速方式，面對(duì)現(xiàn)代工作生產(chǎn)中起重機(jī)的頻繁起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、變速等操作容易因機(jī)械疲勞造成結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、器件更換頻繁等問(wèn)題。本設(shè)計(jì)是基于PLC的橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)選取西門(mén)子公司的S7-200系列PLC作為

3、控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)大車(chē)、小車(chē)、主鉤及副鉤的起動(dòng)、停止、反向運(yùn)動(dòng)等一系列控制，在速度調(diào)控方面采用安川VS-616G5變頻器對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行變頻調(diào)速。系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)了完善的運(yùn)行指示模塊，操作人員能夠清晰直觀的監(jiān)測(cè)起重機(jī)各部位運(yùn)行情況。通過(guò)本設(shè)計(jì)的一系列功能，在性能上提高了橋式起重機(jī)工作效率、擴(kuò)大了調(diào)速范圍，經(jīng)濟(jì)上提高了橋式起重機(jī)的使用壽命、減少了損耗，在安全方面提高了金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備的可靠性，保證了作業(yè)安全。</p><

4、;p>　　關(guān)鍵字：橋式起重機(jī)；變頻調(diào)速；S7-200</p><p>　　Design of Control System of Bridge Crane Based on PLC</p><p>　　Abstract：Bridge crane with traditional relay and series resistance speed as the main control

5、ler and speed control mode, the face of frequent crane modern work production in starting, braking, reverse, speed and easy operation due to mechanical fatigue cracking caused by frequent replacement, device structure et

6、c.. The design of control system of bridge crane control system based on PLC, selection of Siemens company S7-200 series PLC as controller of crane, trolley, the main hook and the auxiliar</p><p>　　KeyWords：

7、Bridge crane; Frequency control;S7-200</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1橋式起重機(jī)的研究背景1</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p>

8、<p>　　1.2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.2國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3本課題的研究目的和意義3</p><p>　　第2章 基于PLC橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1橋式起重機(jī)的工作原理4</p><p>　　2.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)5&

9、lt;/p><p>　　2.3電機(jī)的選型6</p><p>　　2.4變頻器的選型7</p><p>　　2.5輔助器件的選擇8</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)10</p><p><b>　　3.1電氣圖10</b></p><p>　　3.2 PL

10、C的選型11</p><p>　　3.2.1 主控器的選型11</p><p>　　3.2.2 擴(kuò)展模塊的選型12</p><p>　　3.3系統(tǒng)I/O分配12</p><p>　　3.4控制系統(tǒng)的硬件接線圖15</p><p>　　第4章 基于PLC橋式起重機(jī)機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)16</p>

11、<p>　　4.1 編程軟件的介紹16</p><p>　　4.2系統(tǒng)流程圖的設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.2.1系統(tǒng)主流程圖16</p><p>　　4.2.2運(yùn)行機(jī)構(gòu)流程圖17</p><p>　　4.2.3起升機(jī)構(gòu)流程圖18</p><p>　　4.3梯形圖設(shè)計(jì)19</p>

12、<p>　　4.3.1 大車(chē)電機(jī)的控制19</p><p>　　4.3.2大車(chē)抱閘系統(tǒng)的控制19</p><p>　　第5章 總結(jié)與展望21</p><p><b>　　5.1總結(jié)21</b></p><p><b>　　5.2展望21</b></p><

13、p><b>　　致謝22</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p><b>　　附錄24</b></p><p>　　附錄A 系統(tǒng)硬件接線圖24</p><p>　　附錄B 系統(tǒng)完整梯形圖程序27</p><p

14、><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1橋式起重機(jī)的研究背景</p><p>　　橋式起重機(jī)是使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運(yùn)行式起重機(jī)，廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)的車(chē)間，倉(cāng)庫(kù)或露天場(chǎng)地。橋式起重機(jī)一般由裝有大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的橋架、裝有起升機(jī)構(gòu)和小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起重小車(chē)、電氣設(shè)備、司機(jī)室等幾大部分組成。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)橋式起重機(jī)在各方面不斷積累

15、經(jīng)驗(yàn)，不斷改造，推動(dòng)了橋式起重機(jī)的技術(shù)進(jìn)步。但是在實(shí)際的使用過(guò)程中，結(jié)構(gòu)開(kāi)裂是時(shí)有發(fā)生的事情。造成這個(gè)現(xiàn)象的主要原因是頻繁的超負(fù)荷作業(yè)以及過(guò)大的機(jī)械振動(dòng)引起的機(jī)械疲勞[1]。</p><p>　　傳統(tǒng)的起重機(jī)驅(qū)動(dòng)方案主要為以下五種：(1)直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī);(2)改變電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)調(diào)速;(3)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速;(4)渦流制動(dòng)器調(diào)速;(5)可控硅串級(jí)調(diào)速;(6)直流調(diào)速。前四種方案均屬有級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍小，無(wú)法高速運(yùn)行，只

16、能在額定速度以下調(diào)速;起動(dòng)電流大，對(duì)電網(wǎng)沖擊大;常在額定速度下進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)，對(duì)起重機(jī)的機(jī)構(gòu)沖擊大，制動(dòng)閘瓦磨損嚴(yán)重;功率因數(shù)低，在空載或輕載時(shí)低于0.2-0.4，即使?jié)M載也低于0.75，線路損耗大[2]。目前串級(jí)調(diào)速產(chǎn)品的控制技術(shù)仍停留在模擬階段，尚未實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)具有很好的調(diào)速性能和起制動(dòng)性能，也沒(méi)有很好的保護(hù)功能及系統(tǒng)監(jiān)控功能，所以有時(shí)采用直流電動(dòng)機(jī)，而直流電動(dòng)機(jī)制造工藝復(fù)雜，使用維護(hù)要求高，故障率高[3]。</p>&

17、lt;p>　　在未來(lái)，機(jī)械工業(yè)的計(jì)算機(jī)化、高度自動(dòng)化是不可阻擋的趨勢(shì)。現(xiàn)代工業(yè)控制過(guò)程中可編程控制器以其便捷的計(jì)算機(jī)化、可靠的性能得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本課題正是以可編程控制器為主控器來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　起重機(jī)原理在我國(guó)宋代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中就已經(jīng)得到應(yīng)用，但是沒(méi)有

18、得到良好的傳承和發(fā)展。我國(guó)起重機(jī)械的生產(chǎn)在解放前是一個(gè)空白，新中國(guó)成立后才開(kāi)始研制自己的橋式起重機(jī)。橋式起重機(jī)在國(guó)內(nèi)從開(kāi)始研制到今天已經(jīng)走過(guò)六十年的發(fā)展歷程，經(jīng)歷了從無(wú)到有、從簡(jiǎn)到精的蛻變，在發(fā)展的過(guò)程中主要有三個(gè)階段。</p><p>　　新中國(guó)成立之后，國(guó)家將工作重心轉(zhuǎn)移到經(jīng)濟(jì)建設(shè)當(dāng)中，發(fā)展重工業(yè)便是首要的任務(wù)。1949年10月27日，由大連起重機(jī)器廠生產(chǎn)出我國(guó)第一臺(tái)雙梁橋式起重機(jī)，該起重機(jī)重量為5噸，跨度為

19、22.5m。該起重機(jī)的生產(chǎn)成功代表著我國(guó)起重機(jī)技術(shù)步入了發(fā)展軌道。由于我國(guó)重工業(yè)水平處于起步階段，所以當(dāng)時(shí)橋式起重機(jī)生產(chǎn)技術(shù)還不夠成熟，該起重機(jī)僅僅能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單、呆板的運(yùn)作，而且需要耗費(fèi)大量的人力來(lái)協(xié)同作業(yè)。</p><p>　　隨著改革開(kāi)放的不斷深入，我國(guó)橋式起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)以及研究機(jī)構(gòu)與國(guó)外起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)系日益增強(qiáng)。1995年10月，中國(guó)上海振華港口有限公司制造出一臺(tái)ZPMC橋式起重機(jī)采用德國(guó)AEG公司的電氣

20、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，裝配電子防搖系統(tǒng)和自動(dòng)化操作系統(tǒng)。為了節(jié)約人力，提高工作效率，改善作業(yè)條件，這是我國(guó)第一次將遙控系統(tǒng)用于橋式起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械，在控制方式上具有劃時(shí)代的意義。</p><p>　　近年來(lái)，我國(guó)橋式起重機(jī)朝著大型化、高效化、協(xié)同作業(yè)化發(fā)展，并且取得了不俗的成績(jī)。2006年由太原重工股份有限公司研制成功的最新科技成果—我國(guó)第一臺(tái)無(wú)線并車(chē)吊運(yùn)百米鋼軌新型橋式起重機(jī)在山西省科技廳舉辦的科技成果鑒定會(huì)上通過(guò)了專(zhuān)家鑒定

21、。2010年8月中國(guó)第二重型機(jī)械公司為鎮(zhèn)江基地生產(chǎn)了第一臺(tái)160/50t-32mA5級(jí)吊鉤橋式起重機(jī)[4]。</p><p>　　1.2.2國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　在國(guó)外橋式起重機(jī)的發(fā)展歷程當(dāng)中，無(wú)論是從起步時(shí)間、發(fā)展速度以及發(fā)展水平方面都明顯優(yōu)于我國(guó)。國(guó)外橋式起重機(jī)發(fā)展史上迎來(lái)過(guò)兩次春天，第一次在第一次工業(yè)革命之后，第二次是計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技

22、術(shù)、模糊控制技術(shù)飛速發(fā)展的二十一世紀(jì)初期。</p><p>　　19世紀(jì)后期，第一次工業(yè)革命起于英國(guó)席卷歐洲，蒸汽機(jī)的使用代替了傳統(tǒng)的水力驅(qū)動(dòng)，起重機(jī)的技術(shù)革新猶如雨后春筍般跳入人們的眼球。德馬克公司在1873年維也納世界博覽會(huì)推出世界第一臺(tái)蒸汽驅(qū)動(dòng)的橋式起重機(jī)[5]。七年之后，第一臺(tái)鋼鐵材料制成的、以電力拖動(dòng)的橋式起重機(jī)在德國(guó)出現(xiàn)，但是該起重機(jī)驅(qū)動(dòng)方式采用的是集中全部驅(qū)動(dòng)的方式，在電機(jī)同步當(dāng)中存在很大的問(wèn)題。&

23、lt;/p><p>　　二十一世紀(jì)初，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)飛速發(fā)展，國(guó)外許多橋式起重機(jī)制造公司將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。2010年，德國(guó)德馬克公司制成一臺(tái)可用激光查找起吊物體重心、在取物裝置上裝有超聲波傳感器引導(dǎo)自動(dòng)抓取貨物的

24、橋式起重機(jī)，其自動(dòng)防搖系統(tǒng)能在運(yùn)行速度200m/min、加速度0.5m/s2的情況下很快使搖擺振幅減至幾個(gè)毫米。</p><p>　　1.3本課題的研究目的和意義</p><p>　　本課題當(dāng)中以橋式起重機(jī)為研究對(duì)象，傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)采用交流繞線串電阻的方式來(lái)實(shí)行啟動(dòng)和調(diào)速，同時(shí)采用繼電-接觸器控制，這種控制方式可靠性低且操作非常復(fù)雜同時(shí)故障率較高。橋式起重機(jī)大多工作任務(wù)繁重、工作環(huán)境相對(duì)

25、惡劣，傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)容易發(fā)生電動(dòng)機(jī)以及所串電阻燒損的情況，不僅影響到正常的生產(chǎn)進(jìn)而造成經(jīng)濟(jì)損失，更有甚者造成人員傷亡。</p><p>　　經(jīng)過(guò)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)改造之后橋式起重機(jī)的起動(dòng)、抱閘制動(dòng)以及變速等過(guò)程更加平穩(wěn)，定位更加精確，而且大大減少了負(fù)載波動(dòng)，提高了安全性能。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，開(kāi)關(guān)器件實(shí)現(xiàn)了無(wú)觸點(diǎn)化，具有半永久性的使用壽命。經(jīng)改進(jìn)后，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大幅減小，在起動(dòng)和停止時(shí)電機(jī)的熱耗減少，大大的延長(zhǎng)了電機(jī)的壽

26、命。電磁制動(dòng)器在電機(jī)低速時(shí)進(jìn)行抱閘剎車(chē)，減少了閘皮的磨損，使其使用壽命延長(zhǎng)。在經(jīng)濟(jì)方面效果尤為顯著，由于電機(jī)的運(yùn)行電流小，不僅使運(yùn)行耗電大幅降低，而且減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊一定程度上保護(hù)了其他設(shè)備。</p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)朝著自動(dòng)化、智能化、集成化和信息化發(fā)展，PLC技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中得到了越來(lái)越普遍的應(yīng)用[6]。通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)，使我加深了對(duì)可編程控制器的理解，強(qiáng)化了對(duì)可編程控制器的應(yīng)用能力。在動(dòng)手能力、分

27、析問(wèn)題能力以及解決問(wèn)題的能力上有很大的提升，同時(shí)對(duì)當(dāng)今國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀有了更深層次的認(rèn)識(shí)，為即將畢業(yè)后走上工作崗位奠定了一定的基礎(chǔ)。</p><p>　　第2章 基于PLC橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1橋式起重機(jī)的工作原理</p><p>　　本設(shè)計(jì)是針對(duì)漣源鋼鐵公司實(shí)際生產(chǎn)情況需求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。該起重機(jī)共有兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)，核載量為20/5t

28、。整個(gè)起重機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中含有五臺(tái)電機(jī)以及四臺(tái)變頻器，分別為大車(chē)的兩臺(tái)電機(jī)以及一臺(tái)變頻器，小車(chē)的一臺(tái)電機(jī)以及一臺(tái)變頻器，主鉤和副鉤各一臺(tái)電機(jī)及一臺(tái)變頻器。橋式起重機(jī)由大車(chē)控制機(jī)構(gòu)、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、主起升機(jī)構(gòu)、副起升機(jī)構(gòu)構(gòu)成。通過(guò)對(duì)四個(gè)機(jī)構(gòu)的控制來(lái)完成橋式起重機(jī)功能的實(shí)現(xiàn)。圖2-1為橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。</p><p>　　圖2-1 橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　以下是對(duì)該控制系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)結(jié)

29、構(gòu)和功能的介紹：</p><p>　?。?）大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)控制橋式起重機(jī)在橫梁軌道上的橫向移動(dòng)，由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)、一臺(tái)變頻器以及電磁制動(dòng)器構(gòu)成。在大車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中，通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方向的選擇。在速度控制方面，選用變頻器作為速度控制設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)檔位的調(diào)速，駕駛員可根據(jù)實(shí)際情況選擇不同檔位的運(yùn)行速度。當(dāng)大車(chē)運(yùn)行至指定位置時(shí)，電磁制動(dòng)器通電制動(dòng)，大車(chē)運(yùn)行停止[7]。</p><

30、;p>　?。?）小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)控制橋式起重機(jī)在橫梁軌道上的縱向移動(dòng)，由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)、一臺(tái)變頻器以及電磁制動(dòng)器構(gòu)成。在運(yùn)行方向控制中該運(yùn)行系統(tǒng)與大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)類(lèi)似，也是通過(guò)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)行方向的控制。由于小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)所需動(dòng)力較低，所以一臺(tái)電動(dòng)機(jī)就能夠滿足要求。在速度控制方面通過(guò)變頻器的變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)小車(chē)能夠通過(guò)三個(gè)不同速度運(yùn)行，運(yùn)行至指定位置時(shí)，通過(guò)電磁制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)抱閘停車(chē)。</p><p>　　（

31、3）主起升機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)由一臺(tái)大功率電動(dòng)機(jī)、一臺(tái)變頻器以及電磁制動(dòng)器構(gòu)成，主要用于重量較重的物體的起吊。吊鉤的起升與下降過(guò)程中采用變頻器對(duì)上升與下降速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此來(lái)節(jié)約時(shí)間提高工作效率。吊鉤的起降方向控制通過(guò)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。電磁制動(dòng)器主要用于吊鉤運(yùn)行至指定位置時(shí)的制動(dòng)。</p><p>　?。?）副起升機(jī)構(gòu)。由于主起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行功率較大，當(dāng)起吊物體重量較輕時(shí)不宜采用主起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行起吊。副起升機(jī)構(gòu)的主要功能是針

32、對(duì)重量低于5t的物體進(jìn)行起吊，雖然增加了造價(jià)但是從節(jié)約運(yùn)行成本的長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看還是比較經(jīng)濟(jì)的。副起升機(jī)構(gòu)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)、一臺(tái)變頻器以及電磁制動(dòng)器構(gòu)成，電動(dòng)機(jī)功率與主起升機(jī)構(gòu)相比較小[8]。在方向、速度、制動(dòng)控制方面與主起升機(jī)構(gòu)大體相同。</p><p><b>　　2.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，本系統(tǒng)是通過(guò)可編程控制器為主要控制器

33、來(lái)實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)的工作正常運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)操作人員在操作室操作，PLC在接到操作</p><p>　　圖2-2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　人員的指令后經(jīng)過(guò)處理將命令交給變頻器，通過(guò)變頻器的變頻調(diào)速控制大車(chē)、小車(chē)以及起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)的運(yùn)行，并且可以通過(guò)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)改變各機(jī)構(gòu)運(yùn)行方向，控制變頻器變頻信號(hào)的輸出改變個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度。與此同時(shí)，PLC將各種信息傳輸給顯示模塊

34、，顯示模塊能夠?qū)⑵鹬貦C(jī)各種狀態(tài)直觀、清晰的反饋給操作人員，例如大車(chē)、小車(chē)以及起升機(jī)構(gòu)限位指示燈，變頻器及不同機(jī)構(gòu)電機(jī)故障指示燈。在遇到故障之后報(bào)警模塊能夠及時(shí)報(bào)警并將信息傳遞給操作人員，以便操作人員及時(shí)作出處理，避免造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案如圖2-2所示。</p><p><b>　　2.3電機(jī)的選型</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)當(dāng)中共有五臺(tái)電機(jī)

35、，分別為大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)中兩臺(tái)電機(jī)、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)中一臺(tái)電機(jī)、主起升機(jī)構(gòu)一臺(tái)電機(jī)、副起升機(jī)構(gòu)一臺(tái)電機(jī)。選擇電機(jī)時(shí)，通常要依據(jù)很多準(zhǔn)則，比如所需功率、最大轉(zhuǎn)矩、接電持續(xù)率、起動(dòng)等級(jí)、控制類(lèi)型、速度變化范圍、供電方式、保護(hù)等級(jí)、環(huán)境溫度以及海拔高度等。本設(shè)計(jì)當(dāng)中主鉤和副鉤屬于起升機(jī)構(gòu)，大車(chē)與小車(chē)屬于運(yùn)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作特性不同，我們?cè)陔妱?dòng)機(jī)的選擇時(shí)考慮的情況也不同。</p><p>　　大車(chē)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行軌道較長(zhǎng)，且運(yùn)行

36、機(jī)構(gòu)較重，為了提高效率并且滿足生產(chǎn)需求選取兩臺(tái)電機(jī)并聯(lián)的形式帶動(dòng)大車(chē)運(yùn)行，根據(jù)漣源鋼鐵廠實(shí)際生產(chǎn)情況大車(chē)運(yùn)行時(shí)要求功率在11kw左右，所以大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)中所選電機(jī)為YZR160M1-6，該電機(jī)功率為5.5KW。小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)當(dāng)中，小車(chē)運(yùn)行軌道較短且小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)重量較輕，較小功率的電機(jī)就能夠滿足小車(chē)運(yùn)行要求。小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)中選取一臺(tái)YZR160M1-6電機(jī)作為該機(jī)構(gòu)動(dòng)力裝置。主起升機(jī)構(gòu)核定起吊上限為20t，通過(guò)最大允許起升力、起升速度以及起升機(jī)

37、構(gòu)效率三方面考量，起升機(jī)構(gòu)電機(jī)所需最大功率約為30kw，所以在起升機(jī)構(gòu)當(dāng)中所選電機(jī)型號(hào)為YZR250M1-8,該電機(jī)功率為30kw，能夠滿足起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行要求。為了節(jié)省能源提高工作效率，在起吊5t以下的物體時(shí)采用副起升機(jī)構(gòu)。由于副起升機(jī)構(gòu)起吊物體相對(duì)較輕，最大允許起升力相對(duì)較小，所以在副起升機(jī)構(gòu)中所選電機(jī)為YZR200L1-8，該電機(jī)功率為15KW[6]。</p><p>　　本系統(tǒng)當(dāng)中所選電機(jī)均為YZR系列，該系

38、類(lèi)電動(dòng)機(jī)是斷續(xù)工作的，它的特點(diǎn)是可以經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，負(fù)載在大小與方向上經(jīng)常變化，能夠滿足橋式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)的工作要求。在結(jié)構(gòu)上，YZR系列電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子作得比較細(xì)長(zhǎng)，有效的減小了起動(dòng)與停車(chē)時(shí)的慣性。YZR系列電動(dòng)機(jī)具有過(guò)載能力大和機(jī)械強(qiáng)度高的特點(diǎn)，特別適合驅(qū)動(dòng)各種類(lèi)型的起重和冶金機(jī)械或其它類(lèi)似的設(shè)備。</p><p>　　圖2-3 YZR系列電動(dòng)機(jī)</p><p><b&

39、gt;　　2.4變頻器的選型</b></p><p>　　變頻器的選用通常根據(jù)所調(diào)控的三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電流或者三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的最大電流來(lái)決定。本系統(tǒng)當(dāng)中各機(jī)構(gòu)中所選變頻器必須能夠給電動(dòng)機(jī)提供150%的額定轉(zhuǎn)矩輸出。起升系統(tǒng)當(dāng)中為防止溜鉤現(xiàn)象的發(fā)生，變頻器還必須具有零速時(shí)的轉(zhuǎn)矩功能[9]。</p><p>　　針對(duì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，選取選用日本安川公司的VS-616

40、G5變頻器作為各機(jī)構(gòu)變頻調(diào)速器件，VS-616G5變頻器配有外接的制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，通過(guò)改變外接制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻阻值的大小來(lái)改變調(diào)控電流的大小進(jìn)而滿足各機(jī)構(gòu)的調(diào)速要求。</p><p>　　VS-616G5變頻器屬于電壓型變頻器，它包括了四種調(diào)速方式：標(biāo)準(zhǔn)V/F控制、帶PG反饋的V/F控制、無(wú)傳感器的磁通矢量控制和帶PG反饋的磁通矢量控制。VS-616G5只需簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)置就可以用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。VS-61

41、6G5變頻器具有全磁通矢量控制，在低頻下也能提供150%額定轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在速度反饋環(huán)節(jié)可做到零速控制，即使在零速下也有150%的額定轉(zhuǎn)矩輸出，有效的防止了起升機(jī)構(gòu)溜鉤現(xiàn)象發(fā)生，在發(fā)生故障時(shí)，也能確保無(wú)沖擊安全運(yùn)行，此特性在起重機(jī)械中尤為重要。除此之外，安川VS-616G5具有比較合理的價(jià)格、完整的理論計(jì)算書(shū)以及輔件推薦值，同時(shí)，安川公司所生產(chǎn)的各系列變頻器在我國(guó)一直占有較大的市場(chǎng)份額，擁有完善的售后服務(wù)系統(tǒng)。</p>

42、<p>　　圖2-4 VS-616G5變頻器端子圖</p><p>　　圖2-4為安川VS-616G5變頻器端子圖，其中R、S、T為三相交流電源輸入口，1、2為正反轉(zhuǎn)輸入口，3為外部故障輸入口，4為故障復(fù)位輸入點(diǎn)，5、6、7為速度切換檔位輸入點(diǎn)，8為點(diǎn)動(dòng)輸入點(diǎn)，B1、B2為外部串電阻接口，U、V、W為三相異步電機(jī)接線端，21、22、23為模擬信號(hào)輸出端，18、19、20、9、10、25、26、27為數(shù)

43、字信號(hào)輸出口。</p><p>　　2.5輔助器件的選擇</p><p>　　本控制系統(tǒng)當(dāng)中需要一些必要的輔助器件才能夠完成控制功能的實(shí)現(xiàn)，必要的輔助器件包括交流接觸器以及熱繼電器。</p><p><b>　　1、交流接觸器</b></p><p>　　交流接觸器是廣泛用作電力的開(kāi)斷和控制電路。它利用主接點(diǎn)來(lái)開(kāi)閉電路，

44、用輔助接點(diǎn)來(lái)執(zhí)行控制指令。主接點(diǎn)一般只有常開(kāi)接點(diǎn)，而輔助接點(diǎn)常有兩對(duì)具有常開(kāi)和常閉功能的接點(diǎn)。本系統(tǒng)當(dāng)中采用交流接觸器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)以及抱閘裝置的通斷。在選擇交流接觸器時(shí)首先考慮該接觸器所控電路的工作電流，為了避免電流波動(dòng)對(duì)交流接觸器帶來(lái)的損壞，在選取接觸器時(shí)所選接觸器的額定電流一般為線路正常電流的2至3倍[10]。各機(jī)構(gòu)抱閘系統(tǒng)中，電磁制動(dòng)器的工作電壓為20A,所選交流接觸器型號(hào)為NSFC1-50,該接觸器額定電流為50A。運(yùn)行機(jī)構(gòu)中

45、大車(chē)及小車(chē)所接變頻器額定電流均為30A，所選接觸器型號(hào)為GTM1L-75,該接觸器額定電流為75A。主起升機(jī)構(gòu)變頻器為48A,副起升機(jī)構(gòu)變頻器額定電流為47A。起升機(jī)構(gòu)中所選接觸器為GTM1L-125交流接觸器[8]，該接觸器的額定電流為125A。</p><p>　　圖2-5 GTM1L-125交流接觸器</p><p><b>　　2、熱繼電器</b></

46、p><p>　　本系統(tǒng)采用熱繼電器作為電機(jī)的過(guò)載保護(hù)裝置。熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定程度時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開(kāi)，從而使接觸器失電，主電路斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過(guò)載保護(hù)[11]。大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)當(dāng)中電機(jī)額定電流為30A，大車(chē)控制電路中所選熱繼電器型號(hào)為L(zhǎng)RD-53C，該熱繼電器整定電流范圍為30至40A。小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)中電機(jī)額定電流為11.6A，控制電路中所

47、選熱繼電器型號(hào)為L(zhǎng)RD-21C,該熱繼電器整定范圍為12-18A。主起升機(jī)構(gòu)和副起升機(jī)構(gòu)中電動(dòng)機(jī)額定電流分別為48A、47A，起升機(jī)構(gòu)控制電路中所選熱繼電器為L(zhǎng)RD-59C，該繼電器整定電流范圍為48-65A。</p><p>　　圖2-5 施耐德熱繼電器</p><p>　　第3章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1電氣圖</

48、b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中需要控制五臺(tái)電機(jī)作為動(dòng)力裝置以及四臺(tái)變頻器作為調(diào)速裝置。通過(guò)控制交流接觸器的通斷控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)進(jìn)而控制各機(jī)構(gòu)運(yùn)行方向。在制動(dòng)方面，本設(shè)計(jì)采用電磁制動(dòng)器對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行制動(dòng)。為了避免過(guò)電流對(duì)系統(tǒng)的影響，采用熱繼電器與電機(jī)串聯(lián)接入電路。主要電氣圖如圖3-2所示，圖中QS</p><p>　　圖3-1 電氣接線圖</p><p>　　

49、為總開(kāi)關(guān)，輸入電壓為380V，F(xiàn)U為熔斷器，YA1、YA2、YA3、YA4為電磁制動(dòng)器。KM1、KM2、KM4、KM5、KM7、KM8、KM10、KM11為交流接觸器，通過(guò)控制它們的通斷來(lái)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，通過(guò)控制KM3、KM6、KM9、KM12通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)各機(jī)構(gòu)的抱閘制動(dòng)。FR1、FR2、FR3、FR4、FR5為熱繼電器，當(dāng)流入電機(jī)中的電流過(guò)大時(shí)，熱繼電器便會(huì)斷開(kāi)以保護(hù)電路中器件不被燒毀。</p><p>　　3.

50、2 PLC的選型</p><p>　　3.2.1 主控器的選型</p><p>　　采用PLC為主控制器的橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)，其中起停按鈕，三個(gè)檔位的控制信號(hào)，電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制信號(hào)，各機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的通斷控制，限位保護(hù)控制以及報(bào)警提示等，估計(jì)需要I/O口數(shù)70~90個(gè)。本控制系統(tǒng)屬于中小型控制系統(tǒng)，選擇一款結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)、具有很高性?xún)r(jià)比的小機(jī)型PLC最為合適。因此本設(shè)計(jì)選用西門(mén)子公司S7-2

51、26PLC[12]。</p><p>　　西門(mén)子S7-226PLC屬于西門(mén)子S7-200系列。S7-200系列PLC功能強(qiáng)、速度快、具有模塊化、具有極高的可靠性、極豐富的指令集、實(shí)時(shí)特性、良好的通信能力等。它的強(qiáng)大功能使其無(wú)論是在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。西門(mén)子S7-226PLC有24個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)和16個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)，同時(shí)還擁有7個(gè)I/O擴(kuò)展模板，最大I/O個(gè)數(shù)可擴(kuò)充至128/120。特殊端子間

52、提供DC24V/400mA傳感器電源，這個(gè)電源可以作為輸入端的檢測(cè)電源使用，也可用于對(duì)外圍設(shè)備提供電源，例如故障指示燈等元件。內(nèi)置RAM存儲(chǔ)器的容量為8K，典型值為2.6K條指令，內(nèi)部繼電器、定時(shí)器以及計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù)都為256個(gè)。</p><p>　　圖3-2 S7-200系類(lèi)PLC</p><p>　　3.2.2 擴(kuò)展模塊的選型</p><p>　　由于PLC上I

53、/O口數(shù)量不能夠滿足本系統(tǒng)要求，所以必須外接擴(kuò)展模塊。西門(mén)子S7-226PLC配有數(shù)字量輸入輸出模塊(EM223),在一塊模塊上既有數(shù)字量輸入點(diǎn)，又有數(shù)字量輸出點(diǎn)，這種模塊使系統(tǒng)配置更加靈活。本設(shè)計(jì)中所選用外接模塊I/O口均為16個(gè)，考慮I/O口要保持一定的預(yù)留量，本系統(tǒng)選用兩塊該外接模塊[13]。</p><p>　　圖3-3 EM223模塊接線端子圖</p><p>　　3.3系統(tǒng)

54、I/O分配</p><p>　　在大車(chē)控制系統(tǒng)中，輸入量有滑行控制、左右限位控制、大車(chē)電機(jī)熱繼電輸入、變頻器故障輸入、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、低速、中速、高速、零位端，共14個(gè)輸入量。輸出量有大車(chē)電磁制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、低速、中速、高速運(yùn)行信號(hào)以及大車(chē)左右限位、變頻器故障、電機(jī)故障指示燈等，共13個(gè)輸出量。</p><p>　　小車(chē)的控制系統(tǒng)中，輸入量有左右限位控制、小車(chē)電機(jī)熱繼電輸入、變頻器故障輸入、小車(chē)

55、電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、低速、中速、高速運(yùn)行信號(hào)以及小車(chē)零位端，共12個(gè)輸入量。輸出量有小車(chē)電磁制動(dòng)、小車(chē)電機(jī)正反轉(zhuǎn)、低速、中速、高速運(yùn)行信號(hào)以及小車(chē)前后限位、變頻器故障、電機(jī)故障指示燈等，共12個(gè)輸出量。</p><p>　　主鉤的控制系統(tǒng)中，輸入量有限位、超載輸入、主鉤電機(jī)熱繼電輸入、變頻器故障輸入、主鉤電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、低速、中速、高速運(yùn)行信號(hào)以及變頻器故障輸入，共12個(gè)輸入量。輸出量有主鉤電磁制動(dòng)、主鉤電機(jī)正轉(zhuǎn)、反

56、轉(zhuǎn)、低速、中速、高速運(yùn)行輸出信號(hào)以及超載報(bào)警、限位指示燈、變頻器故障指示燈，共11個(gè)輸出量。</p><p>　　副鉤的控制系統(tǒng)當(dāng)中，共有12個(gè)輸入量，包括限位、超載輸入，副鉤電機(jī)熱繼電輸入、副鉤電機(jī)正反轉(zhuǎn)、低速、中速、高速運(yùn)行信號(hào)以及變頻器故障輸入。輸出量共11個(gè)，包括副鉤電磁制動(dòng)、副鉤電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、低速、中速、高速運(yùn)行輸出信號(hào)以及超載報(bào)警、限位指示燈、變頻器故障指示燈[14]。表3-1為具體的I/O分配表&

57、lt;/p><p>　　表3-1 PLC的I/O分配表</p><p>　　3.4控制系統(tǒng)的硬件接線圖</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，橋式起重機(jī)通過(guò)可編程控制器為主控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)工作的運(yùn)行。操作人員將起動(dòng)、變相、調(diào)速、抱閘等各種操作指令下達(dá)至PLC輸入端，PLC在接到指令之后通過(guò)內(nèi)部運(yùn)算轉(zhuǎn)化為各種輸出量通過(guò)輸出接口將輸出信號(hào)傳輸至各機(jī)構(gòu)，進(jìn)而控制各機(jī)構(gòu)的起停、方向選

58、擇以及運(yùn)行速度。與此同時(shí)，PLC輸入端還能夠采集各機(jī)構(gòu)中的運(yùn)行信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)化后在輸出端通過(guò)各種指示燈直觀、清晰的展示出來(lái)，使操作人員能夠?qū)崟r(shí)的觀測(cè)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)，以</p><p>　　便在出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)作出處理以保護(hù)人身、財(cái)產(chǎn)安全。整體的硬件接線圖見(jiàn)附錄A。</p><p>　　第4章 基于PLC橋式起重機(jī)機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 編程軟件

59、的介紹</p><p>　　本設(shè)計(jì)所選PLC為SIEMENS公司的S7-200系列PLC下的S7-226PLC，S7-200的編程語(yǔ)言是V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6,該軟件為新一代軟件，用于S7-200系列PLC進(jìn)行編程與調(diào)試，它以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC1131-3為基礎(chǔ)簡(jiǎn)歷而成，可以用LAD、FBD、和STL來(lái)編程。這是一種可以運(yùn)行于通用微機(jī)中并且在WINDOWS環(huán)境下進(jìn)行編程的語(yǔ)言。通過(guò)計(jì)算機(jī)的串

60、口和一根PC/MPI轉(zhuǎn)接電纜可以將它和PLC的MPI口相連，即可讓雙方進(jìn)行通信，目前V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6編程軟件已經(jīng)升級(jí)到了4.0版本。</p><p>　　通過(guò)V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6編程軟件，可以非常方便的使用梯形圖和語(yǔ)句表等形式進(jìn)行離線編程，經(jīng)過(guò)編譯后通過(guò)轉(zhuǎn)接電纜下載到PLC的內(nèi)存中運(yùn)行，與此同時(shí)，在調(diào)試運(yùn)行進(jìn)行中還可以在線監(jiān)視程序中各個(gè)輸入輸出或狀態(tài)點(diǎn)的

61、通斷情況，甚至還可以進(jìn)行在線修改程序中的變量，極大的促進(jìn)了調(diào)試工作的順利進(jìn)行 [15]。</p><p>　　V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6軟件一個(gè)很重要的一個(gè)特點(diǎn)是調(diào)試功能很強(qiáng)大，它能夠同時(shí)完成在線讀取數(shù)據(jù)以及在線修改過(guò)程數(shù)據(jù)，特別適合對(duì)大型控制程序進(jìn)行調(diào)試。V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6軟件本身還附帶一些控制程序模塊，比如PID調(diào)節(jié)模塊，這些模塊能夠從主程序中直接調(diào)用，以便

62、實(shí)現(xiàn)不同的功能。V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6軟件工具包采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方案，它采用文件塊的形式管理用戶編寫(xiě)的程序集程序運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)。該工具軟件包為S7-200CPU與其他系統(tǒng)部件的使用提供了便利[16]。</p><p>　　4.2系統(tǒng)流程圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 系統(tǒng)主流程圖</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求工作流程以及控

63、制功能，在系統(tǒng)啟動(dòng)之后，電源指示燈亮起，設(shè)備初始化數(shù)據(jù)。當(dāng)抱閘充電之后松開(kāi)，此時(shí)操作人員便可以對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作。當(dāng)操作人員在駕駛室經(jīng)由上位機(jī)發(fā)出指令信號(hào)之后，指令傳輸至PLC之后經(jīng)過(guò)處理發(fā)送至變頻器，再傳輸至電動(dòng)機(jī)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，操作員根據(jù)實(shí)際情況判斷是否進(jìn)行變頻調(diào)速以控制運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度。運(yùn)行過(guò)程中操作員根據(jù)起升機(jī)構(gòu)的水平位置以及吊鉤的垂直位置與指定位置的偏移方向與偏移量確定是否到位，如若不到位則需要重新

64、進(jìn)行方向控制各機(jī)構(gòu)的運(yùn)行以進(jìn)行修正，當(dāng)各機(jī)構(gòu)運(yùn)行至指定位置時(shí)抱上抱閘。如圖4-1所示為系統(tǒng)主流程圖。</p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)主流程圖</p><p>　　4.2.2運(yùn)行機(jī)構(gòu)流程圖</p><p>　　在大車(chē)和小車(chē)運(yùn)行之前駕駛員首先確定運(yùn)行方向，在運(yùn)行之后根據(jù)起升機(jī)構(gòu)與所吊物體的水平距離判斷是否在運(yùn)行過(guò)程中是否加速，如果水平距離較遠(yuǎn)為了節(jié)省時(shí)間提高工作效率

65、就需要切換檔位進(jìn)行變速，PLC在接到變速指令后對(duì)電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速以改變運(yùn)行速度。預(yù)計(jì)起升機(jī)構(gòu)將要處于所吊物體上方時(shí)抱閘停車(chē)，停車(chē)后觀察所停位置是否滿足要求，如果所停位置偏移了預(yù)定位置則需要重新選擇運(yùn)行方向再次停車(chē)直至停至預(yù)定位置。在運(yùn)行過(guò)程中當(dāng)運(yùn)行至限位處時(shí)PLC自動(dòng)發(fā)出抱閘指令強(qiáng)行停車(chē),流程圖如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 大車(chē)、小車(chē)運(yùn)行流程圖</p><p>　　4.2

66、.3起升機(jī)構(gòu)流程圖</p><p>　　起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行之前操作員必須先根據(jù)起吊物體的重量選擇吊鉤，本設(shè)計(jì)中橋式起重機(jī)主鉤和副鉤最大起吊量分別為20t及5t。為了節(jié)省時(shí)間、提高工作效率，吊鉤在上升或下降過(guò)程中也根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)變頻器進(jìn)行速度調(diào)控，PLC接到駕駛員變速指令后對(duì)吊鉤進(jìn)行變頻調(diào)速。當(dāng)運(yùn)行至指定位置或者限位處時(shí)抱閘制動(dòng)停車(chē)。流程圖如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 吊鉤運(yùn)

67、行流程圖</p><p><b>　　4.3梯形圖設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中程序梯形圖的設(shè)計(jì)共分為四個(gè)模塊：大車(chē)運(yùn)行系統(tǒng)梯形圖、小車(chē)運(yùn)行系統(tǒng)梯形圖、主起升機(jī)構(gòu)梯形圖、副起升機(jī)構(gòu)梯形圖。在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，要從各機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度、抱閘制動(dòng)、電機(jī)控制、報(bào)警控制等多方面進(jìn)行考量，具體的程序設(shè)計(jì)圖見(jiàn)附錄B。</p><p>　　4.3.1 大車(chē)

68、電機(jī)的控制</p><p>　　在大車(chē)電機(jī)的控制程序當(dāng)中，只有當(dāng)大車(chē)檔位處在零檔，且大車(chē)電機(jī)熱繼開(kāi)關(guān)、大車(chē)滑行控制開(kāi)關(guān)、左右限位開(kāi)關(guān)以及大車(chē)變頻器故障開(kāi)關(guān)這些常閉開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)時(shí)電機(jī)才能夠起動(dòng)。各檔位調(diào)速常開(kāi)輸入開(kāi)關(guān)閉合后其相對(duì)應(yīng)的輸出開(kāi)關(guān)就會(huì)閉合，如下圖所示當(dāng)大車(chē)高速檔常開(kāi)開(kāi)關(guān)閉合后其相對(duì)于的大車(chē)高速輸出口就會(huì)閉合，大車(chē)就能夠高速運(yùn)行。圖4-4為運(yùn)行機(jī)構(gòu)中大車(chē)電機(jī)控制梯形圖。</p><p

69、>　　圖4-4 大車(chē)電機(jī)控制梯形圖</p><p>　　4.3.2大車(chē)抱閘系統(tǒng)的控制</p><p>　　抱閘控制是橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)中尤為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，不僅在正常運(yùn)行的情況下要實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的停車(chē)，在遭遇故障時(shí)，橋式起重機(jī)也要能夠及時(shí)抱閘停車(chē)避免造成經(jīng)濟(jì)以及人員損傷。大車(chē)在滑行途中行至左右限位時(shí)左右限位常閉開(kāi)關(guān)打開(kāi)，大車(chē)電磁制動(dòng)器通電抱閘。無(wú)論大車(chē)以何種速度運(yùn)行至何種位置時(shí)，當(dāng)變頻器

70、出現(xiàn)故障，變頻器故障常閉開(kāi)關(guān)閉合，大車(chē)電磁制動(dòng)器通電制動(dòng)。圖4-5為大車(chē)抱閘控制梯形圖。</p><p>　　圖4-5 大車(chē)抱閘控制梯形圖</p><p><b>　　第5章 總結(jié)與展望</b></p><p><b>　　5.1總結(jié)</b></p><p>　　在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中，特別是冶金、化工

71、等工業(yè)工作環(huán)境的特殊性，對(duì)起重機(jī)的要求也更為嚴(yán)苛。采用PLC控制的橋式起重機(jī)在運(yùn)行可靠性、操控性、使用壽命、能源損耗等方面都優(yōu)于傳統(tǒng)橋式起重機(jī)。本課題以漣源鋼鐵廠橋式起重機(jī)為研究對(duì)象，通過(guò)不斷的改進(jìn)，所設(shè)計(jì)的硬件電路和軟件基本上達(dá)到了課題的要求。本論文主要工作包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　　（1）在硬件設(shè)計(jì)方面，采用西門(mén)子S7-226PLC為核心控制器、安川VS-616G5變頻器為變頻調(diào)速裝置，分別對(duì)大車(chē)

72、、小車(chē)、起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行起停以及速度控制。系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)了完善的運(yùn)行指示模塊，能夠清晰直觀的監(jiān)測(cè)起重機(jī)各部位運(yùn)行情況。根據(jù)系統(tǒng)性能以及經(jīng)濟(jì)成本雙重考究，完成了主要硬件的選型與主要機(jī)械設(shè)備的選型，并設(shè)計(jì)了完整的電氣圖。</p><p>　?。?）在軟件設(shè)計(jì)方面，利用V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6軟件為開(kāi)發(fā)環(huán)境，根據(jù)I/O口的設(shè)定以及硬件模塊的組合搭建完成了程序的設(shè)計(jì)。針對(duì)系統(tǒng)中電機(jī)控制程序以及大車(chē)抱閘控

73、制程序作出了詳細(xì)介紹。</p><p><b>　　5.2展望</b></p><p>　　在基于PLC的橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于自己所學(xué)知識(shí)的有限以及時(shí)間有限等客觀原因，有些方面在實(shí)際的生產(chǎn)中還不夠完善。盡管通過(guò)反復(fù)的改進(jìn)橋式起重機(jī)基本上達(dá)到了要求，但是在很多方面還有許多可以改善的地方，進(jìn)一步研究工作還可以從以下方面進(jìn)行著手：</p><

74、;p>　?。?）在控制系統(tǒng)當(dāng)中使用了較多的電子電氣元件、電路也比較負(fù)雜，這樣就容易造成線路之間的相互干擾，系統(tǒng)的控制精度就會(huì)收到一定程度的影響。由于時(shí)間關(guān)系，本設(shè)計(jì)在故障診斷方面沒(méi)有涉及。</p><p>　?。?）本設(shè)計(jì)主要是對(duì)于單個(gè)橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)，沒(méi)有考慮到基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化以及智能化的設(shè)計(jì)思想，以形成從駕駛室到電氣房、監(jiān)控室的智能化和網(wǎng)絡(luò)化。</p><

75、;p><b>　　致謝</b></p><p>　　在趙志剛老師的悉心指導(dǎo)下完成了本設(shè)計(jì)，從去年的xx畢業(yè)實(shí)習(xí)到論文的修改、定稿均得到了x老師的悉心指導(dǎo)，在此向趙老師表示衷心的感謝。另外，我要感謝在我四年的學(xué)習(xí)生涯中的學(xué)校老師們，是他們給了我扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，這對(duì)設(shè)計(jì)的完成起到了很大的作用，對(duì)我以后的工作和生活也會(huì)有深遠(yuǎn)的影響。</p><p>　　其次

76、，我要感謝我的同學(xué)們，在我思維枯竭的時(shí)候給我智慧的靈感，在我心情低潮時(shí)給我?jiàn)^斗的動(dòng)力。一個(gè)人的能力是及其有限的，每個(gè)人的學(xué)習(xí)過(guò)程都是一個(gè)不斷自我完善的過(guò)程，是你們的支持與鼓勵(lì)讓我克服了一個(gè)又一個(gè)的難題、跨過(guò)了一個(gè)又一個(gè)的低潮。</p><p>　　最后，向所有在我求學(xué)路上幫助過(guò)我的老師、同學(xué)、家人及朋友表示最真摯的謝意，我成長(zhǎng)路上的每一個(gè)腳印都離不開(kāi)你們的支持和鼓勵(lì)！</p><p>&l

77、t;b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]張艷.橋式起重機(jī)常見(jiàn)故障與處理措施[J].科技與企業(yè)，2012.</p><p>　　[2]張國(guó)強(qiáng)，李健，夏銳，馮學(xué)香.橋式起重機(jī)行走現(xiàn)象分析及改進(jìn)[J].煤礦現(xiàn)代化2007.</p><p>　　[3]張軍.從結(jié)構(gòu)可靠性失效準(zhǔn)則和剩余壽命評(píng)估準(zhǔn)則探討橋式起重機(jī)[J].湖南農(nóng)機(jī) 2011. &

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