qtz6518塔式起重机电气控制系统的设计.docx

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摘要

传统起重机的电气控制系统都采用了以继电器为核心的电气控制，这种传统的电气控制由于接线复杂，维修困难，随着时间的流逝，故障发生几率大幅度地增加。因此，研究塔式起重机的电气控制系统，并对其进行相应的优化，解决系统设计中存在的一些问题，具有重要意义。大型塔式起重机的运动机构控制一般采用起升涡流调速+回转RCV控制的方式，从而在设计上可以克服普遍存在的涡流调速运行范围小，速度稳定性差，低速就位运行性能差，起动时的电流大，对高速电网的冲击大，功率因数低等缺点，实现塔机长时间低速下降载荷。本次课题在于设计一款适用于QTZ6518塔式起重机的PLC电控柜。设计内容如下：（1）满足起升、变幅、回转三大运动机构的电气传动要求；（2）起升系统采用55KW涡流调速电机，变幅采用三速电机、回转选用力矩电机RCV控制；（3）应所选变幅电机最大速度超过40m/min，因此变幅保护功能中，需加80%力矩小车减速；（4）起升、变幅采用PLC控制模式。逻辑编程为本次毕业设计的核心。

关键词：塔式起重机；电气控制；PLC第一章绪论

1.1课题研究背景与意义

1978年以来，我国社会的国民经济发展能力水平快速稳步提升，城市化建设步伐不断加快，为满足人们日常住房需求，各种高楼大厦顺时飞快崛起。塔式起重机凭借其塔身高，有效起吊高度大等优点，跃升为建筑行业现场设备的翘楚。而且塔机的有效作业面很广，回转机构可以覆盖整个工作面。

人们对塔式起重机的分类比较多也比较杂。根据JG/T5093-1997《建筑机械与设备》的规定，我国塔式起重机型号编制如图1所示。

图1塔式起重机型号编制

QT代表起（Q）重机大类的塔（T）式起重机。特征式与性能式的代号也会特别加以强调其性能特性，如快装式用K，自升式用Z，固定式用G，下回转式用X等等。所以以QTZ开头的塔式起重机代表塔式起重机是上回转自升式塔式起重机。65表示起重臂最长为65m，18表示65m臂端载荷1.8t。

塔式起重机是建筑工程中最常见的设备，它对增强施工质量有着重要的意义，然而老式的起重机一般使用传统的相关电气设备，传统电气设备接线比较困难，难度过高，维护困难，故障率随着时间的推移而大大增加。因此，非常有必要开发一套具有高可靠性和高自动化程度的电气控制系统。

1.2塔式起重机行业现状发展前景分析

1.2.1国内塔机现状

1950年前后，为了适应国家经济建设的迫切需求，国家引进了大量的塔式起重机，这些塔式起重机一般来自于东欧地区技术发展较好的国家，并对其技术进行了大量仿制。20世纪50年代，国家模仿德国设计了一台样机，在辽宁抚顺，成功试制了我国第一台TQ-6型塔式起重机。

目前我国起重机行业的智能化主要趋势体现在三个主要方面：采用智能自动控制系统技术、数据采集分析和结合智能硬件自动检测监控技术、基于智能物联网监控技术的智能遥感器实现远程管理与日常维护维护。而且PLC自动控制系统技术、变频驱动控制技术、总线等技术已被广泛地应用于起重机上，使得起重机的整体运行平衡，并且在稳定性方面有了大幅度的增强，对于发生故障的几率也比之前降低了很多。但仍存在一些问题：起重机智能控制器系统中使用的核心处理与显示单元逐渐不能满足起动机智能控制的要求。

1.2.2国外塔机现状

随着计算机技术的迅速发展，七十年代末期，国外塔机设计工作发展的特点是电子计算机辅助设计和组合设计。八十年代以来，德国、法国等大多数地区通常采用电力电子技术，把相关技术运用在变幅、回转、及起升等各种机构上，用这样的方法来控制运行的速度。因为液压传动装置具有质量小、紧凑的结构、体积小型化、操作简单、运转平稳等特性，机械顶升传动系统彻底被液压式顶升系统取代，塔机的自动操纵和控制系统逐步发展成为了采用电子——机械——液压技术。

1.2.3塔机行业现状发展前景分析

与国外发达国家的塔机行业发展相比，我国的塔机行业起步算是比较晚的。但从我国塔机制造的近半个多世纪以来，相比刚开始有了很大的进步。目前我国塔机的控制部分主要还是继电器接触器的硬性机械控制，发达国家中已经十分普及了PLC控制的塔机。计算机集成控制与可视化界面的发展与应用，使得地面人员可以实时监控司机的操作行为和故障环境。塔式起重机控制系统的智能化是大势所趋。PLC电气控制自动化塔式起重机在动作时不带有冲击，可靠性高，抗干扰能力强。这是我国研究与设计的方向与目标。

1.3论文研究的主要内容本次课题所研究的主要内容如下。

对塔式起重机三大运行机构的控制方式进行分析，确定塔式起重机控制系统的总体控制方案。

通过对塔式起重机工作过程的分析，选取控制系统所需要的硬件和控制单元，合理分配PLC的输入输出点，完成系统电路设计及PLC程序的编写，实现塔机控制系统的动