毕业论文_5吨桥式起重机plc及变频器设计.docVIP

昆明工业职业技术学院 毕业设计任务书 20 届 工科类 设计题目：桥式起重机电气控制系统 指导教师： 杨云英 层 次：本 科 技术职称： 副教授 准考证号： 学生专业：机械制造与自动化 助学中心名称：昆明工业职业技术学院 设计时间： 2013年5月 15日～2013年8月 30日 目录 第一部分 概述 3 1.1 桥式起重机简介 3 1.2 桥式起重机控制系统的功能要求 4 第二部分 系统总体设计 5 2.1 桥式起重机的结构 5 2.2 桥式起重机的工作原理 7 第三部分 硬件系统配置 8 第四部分 软件系统设计 11 4.1 PLC选型 11 4.2 PLC的I/O资源配置 12 4.3 总体流程设计 14 4.4 各个模块梯形图设计 18 第五部分 设计中存在的问题及解决方法 33 第六部分 小结 33 致谢 34 参考文献 34 第一部分 概述 桥式起重机简介 桥式起重机是桥架式起重机的一种用途很广的起重机械，桥式起重机安装在厂房高处两侧的吊车梁上，它依靠升降机构和水平运动机构在两个相互垂直的方向运动，能在矩形场地及上空完成操作，是各种生产企业广泛使用的一种起重运输设备。它具有承载能力大、可靠性高、结构相对简单等特点，随着经济建设的发展，用户对起重机的性能要求越来越高，而早期的起重机已无法满足要求，因此需要对起重机的控制方式进行改进，满足工业生产的需要。 传统起重机的控制系统一般采用六种调速方式：直接启动电动机、改变电动机极对数调速、转自串电阻调速、涡流制动器调速、可控硅串级调速、直流调速。前四种为有极调速，调速范围小，且只能在额定转速下调速。采用转子回路串电阻等方式进行调速，启动电流大，对电网冲击很大，导致机械冲击频繁，振动剧烈，容易造成机械疲劳，导致意外事故发生。因此需要采用无级调速可以较好地解决以上问题，如可控硅串级调速，可实现无级调速，并减少启动、制动冲击，但其控制技术仍停留在模拟阶段，尚未实现实际应用。采用直流电动机也是一种较好的调速手段，但由于直流电动机制造工艺复杂、维护要求高、故障率高等缺点，故使用较少。 早期的起重机采用接触器、继电器系统控制，由于频繁的动作和高压作用，经常会出现触点烧损的现象，电阻箱受工作环境的影响容易出现腐蚀、老化，造成频繁的事故。随着电力、电子技术、计算机技术的迅速发展，变压变频调速技术（VVVF）和可编程逻辑控制器（PLC）已广泛应用于电气传动领域。目前有以下3种调速系统。 直流驱动调速系统：该系统通过将给定模拟量转换成数字量，通过速度环、电流环到SCR移相触发的逻辑无环流调速，可用测速反馈或电压反馈。 交流调速系统：这是国内普遍采用的一种调速方式，是利用绕线式转子串电阻调速，随着晶闸管定子调压、调速技术的发展，技术逐渐成熟，进入实际应用阶段。 变频调速“大功率的IGBT模块是变频技术在升降设备中的控制成为可能，变频调速法现在有恒压频比控制、转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制等。 我们这次设计采用变频调速。 1.2 桥式起重机控制系统的功能要求 桥式起重机的功能主要是完成大型物品的运输功能。其主要涉及两方面的功能：检测输入信号、控制输出。 1.2.1检测输入信号 桥式起重机控制系统主要完成对操作按钮输入的检测、限位开关的检测、变频器反馈值的检测等。 （1）操作按钮输入的检测。完成对人工操作台的输入按钮检测，主要的输入按钮有急停旋钮和启动按钮、大车运行和停止和加速及减速按钮、小车运行和停止和加速及减速按钮、升降机运行与停止和加速及减速按钮等。 （2）限位开关的检测。限位开关一共包括三组：大车前进、后退限位开关；小车左移、右移限位开关；升降机上升、下降限位开关。 ① 大车前进、后退限位开关主要检测大车的位置，防止大车运行超出允许范围。 ② 小车左移、右移限位开关主要检测小车的位置，防止小车运行超出允许范围。 ③ 升降机上升、下降限位开关主要检测升降机的位置，防止升降机运行超出允许范围。 （3）变频器反馈值的检测。检测变频器的反馈值主要是为了防止溜钩的发生，在电磁制动器抱住之前和松开之后，容易发生重物由停止状态下滑的现象，称为溜钩。之所以会出现溜钩是因为：电磁制动器在通电到断电或者断电到通电是需要时间的，大约0.6s（根据不同型号和大小改变），如果变频器较早停止输出，将很容易出现溜钩现象。 溜钩现象的出现主要分两种情况，其控制方法也分为以下两种。 ① 重物悬空停止过程。设定一个停止频率，当变频器的工作频率下降至该频率时，变频器输出一个频率到达信号，发出启动电磁制动器运行的指令，然后延迟一段时间，该时间应