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塔式起重机结构及PLC控制虚拟仿真实验

一．实验名称

塔式起重机结构及PLC控制实验

二．实验目的

通过对塔式起重机金属结构的认知，掌握塔身、塔帽、起重臂、平衡臂、底座的

结构形式及其功能；掌握塔式起重机工作机构运行方式，熟悉外部电路设计及PLC

选型设计，绘制梯形图，实现起升机构、回转机构、变幅机构和安全回路的程序设计，

掌握塔式起重机各工作机构控制方式和工作原理及其安全监控原理。

三．实验内容

1.塔式起重机金属结构的主要组成及功能；

2.塔式起重机的安装过程；

3.起升机构主要组成部分和工作原理以及起升高度限制器的作用和安装位置；

4.回转机构主要组成部分和工作原理以及回转限制器的作用和安装位置；

5.变幅机构主要组成部分和工作原理以及小车行程限制器的作用和安装位置；

6.塔式起重机工作机构基本控制电路；

7.塔式起重机工作机构PLC控制的梯形图、编程的熟悉和应用。

四．实验仪器和设备

1.小型塔式起重机模型；

2.塔式起重机虚拟仿真实验系统。

五．实验步骤

1.预习熟悉塔式起重机金属结构及其组成部分，熟悉塔式起重机工作机构运行方式；

2.记录塔身、塔帽、起重臂、平衡臂、底架的组成结构形式，包括各部件弦杆、腹

杆的布置形式、截面形式、杆件采用的型钢形式；

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3.记录底座安装方式和过程；

4.记录标准节连接方式；

5.记录起重臂和平衡臂安装方式；

6.记录过渡节顶升方式，以及标准节进入连接方式，总结塔身增高过程；

7.了解起升机构变幅机构回转机构的基本组成（三种机构选一种）；

8.根据对应所选择的机构进行电气系统设计，并绘制控制原理图：

①选择的起升机构：设计起升机构电气原理图。运行状态分为上升和下降两种

状态；运行速度分为高速、中速和低速三档；安全保护状态分为上升至可行最高位和

下降至可行最低位速度变化，由高速、中速、低速、停止依次自行速度转化。

②选择的变幅机构：设计变幅机构电气原理图。运行状态分为前行和后退两种

状态；运行速度分为高速、中速和低速三档；安全保护要求：前臂尖端装有限位开关，

接近尾端装有限力矩开关，由高速、中速、低速、停止依次自行速度转化。

③选择的回转机构：设计回转机构电气原理图。运行状态分为顺时针和逆时针

两种状态；回转速度分为高速、中速和低速三档；安全保护要求：连续一个方向的旋

转不能超过540°，启动和停止必须是低速，以确保运转平稳，惯性小。

9.根据电气原理图绘制梯形图；

10.根据梯形图，编写PLC程序；

11.进行PLC搭接，并实现起升机构运行控制实验；

12.测定所搭接工作机构的运行等相关参数。

六．实验结果与结论要求

1.塔式起重机金属结构由塔身、塔帽、起重臂、平衡臂、底架等构成，见图1；

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图1塔式起重机的基本组成

2.起重臂由上弦杆、下弦杆和腹杆组成；

3.塔身由主弦杆、水平腹杆和斜腹杆组成；

4.由液压顶升装置顶升过渡节、由小车运送标准节进入过渡节，高强度螺栓连接，

逐步实现塔机机身的增高；

5.根据实验要求设计起升机构变幅机构回转机构的电气控制图、梯形图和PLC程

序，并实现其运动过程仿真运行，见图2-5：

图2变幅机构控制线路图