5吨桥式起重机plc及变频器设计

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1、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学生姓名：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日第35页共35页目录第一部分概述31.1桥式起重机简介31.2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52.1桥式起重机的结构52.2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114.1PLC选型114.2PLC的I/O资源配置124.3总体流程设计144.4各个模块梯形图设计18

2、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35页共35页第一部分概述1.1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

3、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

4、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

5、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。第35页共35页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

6、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，

7、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，该时间应略大于电磁制动器完全抱住重物所需时间，使得电磁制动器抱住重物，最后将变频器工作频率降低到0。②重物悬空启动过程。设定一个上升启动频率，当变频器工作频率上升至该频率，时，暂停上升，变频器输出一个频率到达的信号，发出停止电磁制动器运行的指令，然后延迟一段时间，该时间应略大

8、于电磁制动器完全松开重物所需时间，使得