PLC控制的桥式起重机变频系统
桥式起重机电气控制电路的变频改造
桥式起重机电气控制电路的变频改造作者：高峰来源：《数字化用户》2013年第05期35T/10T桥式起重机主要由主钩（35T）、副钩（10T）、大车和小车四部分组成。
大车的轨道敷设在沿车间两侧的立柱上，大车可在轨道上沿车间纵向移动；大车上有小轨道，供小车横向移动；主钩和副钩都装在小车上，主钩用来提升重物，副钩除可提升轻物外，也协助主钩翻转或倾倒工作用，但不允许两钩同时提升两个物件。
一、问题提出由于工作环境恶劣，粉尘或有害气体对电动机集电环、电刷以及接触器腐蚀较大，加上任务重、操作程序难以保证，冲击电流大、触头消蚀严重、电刷冒火，电动机转子绕组所串的电阻因长期发热而烧损、断裂，因此故障率较高。
电动机转子绕组串电阻调速，机械特性软，负载变化时转速也变化，调速效果差；转子绕组串电阻长期发热，电能浪费大，效率低。
平均每月发生较大的故障5次，对生产影响较大。
因此，要从根本上解决桥式起重机的各种弊端，只有利用PLC作为控制装置并采用变频器变频调速技术来解决。
二、改造方案桥式起重机电气传动系统选用了功能强、速度快的三菱FX2N-80MR型PLC控制器。
由于该系统主要是一些逻辑控制，所以以PLC作为控制核心。
变频器采用FR-A740型和FR-A540型。
（一）可行性分析桥式起重机的5台电动机都需要调速，因而各有独立的调速系统。
其中主钩、辅钩是位能负载，要求恒力矩、四象限运行，性能要求高，调速控制较为复杂。
桥式起重机要求起动力矩大，低速时需大力矩输出，一般U/f控制，转差频率控制的变频器无法满足负载变化剧烈要求。
磁通矢量控制方式是基于电动机的动态数学模型，通过坐标变换把异步电动机模仿成直流电动机的控制方法，即将异步电动机的定子电流分解成产生磁场的电流分量（励磁电流）和与磁场相垂直的产生转矩的电流分量（转矩电流），通过控制电动机的励磁电流和转矩电流大小、相位，就可以对电动机的励磁电流和转矩电流大小、相位任意控制，从而达到控制电动机转矩的目的，也就控制了电动机的转速。
基于PLC的桥式抓斗起重机变频控制系统优化设计
① 作者 ： 锋 （９ ２ ） 男 ， 南巩义 ， 许 昌职业 技术 学 院机 电工 程系 任教 。 薄关 １８ 一 ， 河 在 科技 博览 ｌ ６ ３ ４
图１ 起重 机控 制系 统结 构框 图
Ｆ ｇ Ｆ ａ ｅ ｄ ａ ｒ ｍ ｏ ｃ ａ ｅ ｉ ｌ ｒ ｍ ｉ ｇａ ｆ ｒ ｎ
ｃ ｎ ｒ ｓ ｓ ｅ ｏ ｔ ｏｌ ｙ ｔ ｍ
图 ２Ｐ Ｃ 序流 程 图 Ｌ 程
Ｆ ｇ Ｆ ｏ ｈ ｒ ｆ Ｐ Ｃ ｉ２ ｌｗ ｃａ ｔｏ Ｌ
１引 言 抓 斗 桥式起 重 机作 为物 料搬 运 的起 重 设备， 广泛应 用 在钢 厂 、码 头、仓 库 等场合 ， 其 安全性 和 可靠性 要求 较高 。然而 ， 对 目前抓 斗 桥式起 重机 主要 采 用继 电接 触器 控制 ， 子 串 电阻方 法进 行 启动 与调 速 。 由于载 荷工 作环 境恶 转 劣， 利用 率高实 际使 用 中主要存 在 如下 问题 ：１ 调速方 式采 用转 子 串电 阻， （） 机 械振动 大， 定位 比较 困难， 易造 成设 备损 坏 ：２抓斗 电机采 用绕线 式 电动机， （） 不 具备 软启动 特性 ， 启动过程 中没 有 缓冲过 程， 易造成 电冲 击 或机械 冲击 ：３ 控 （） 制 电路 由继 电器 和接 触器 组成 ， 作过 程 中 由于粉尘 、湿度 等 因素 的影响 ， 工 导 致元件触 点接 触不可靠 ， 引起故 障 ：４ 抓斗桥 式起 重机提 升 电机 与开 闭电机 而 （） 之 间无 电气联 系， 们之 间的配合 完全靠 司机操 作协调 ， 它 劳动强度 大， 而且容 易 造 成 动作 不 同步 ，影 响正 常工 作 。 本文 针对 该系 统 的不足， 用可 编程 序控 制器 代替 继 电器 、 触器 控制 ， 采 接 采 用变 频器 代替 转 子 串电阻 调速 方式 。改造后 ， 使得起 重 机 的整体 特 性得 到 较 大提 高 ， 行 效 果显 著 。 运 ２抓 斗 电气控 制 系统硬 件 设 计 改进后 ， 熏机 控制 系统 主要 由可编 程控 制器 、变频 器 、负荷 重量 测量 起 仪等 组 成 （ 控制 系 统 结构 框 图如 图 １所示 ） 。其 中大 车 为两 台 电动 机 同 时拖 动 ， 现 同步 运行 。所 以整 个 系统 有 五 台 电动 机 ２ 基于 变频 调速 的 抓 斗 吊车 控制 系 统设 计 ［ ］ 工矿 自动 化 ， Ｊ．
三菱PLC和变频器在桥式起重机中的应用
三菱PLC和变频器在桥式起重机中的应用作者：徐勇军来源：《职业·中旬》2011年第12期随着现代科学技术的迅速发展，工业生产规模的扩大，桥式起重机在现代化生产过程中的应用越来越广泛，作用愈来愈大。
但由于目前大多数桥式起重机自动化水平不高且功能单一，不能很好地适应企业生产的需求，影响企业的经济效益。
某企业购买一台5吨吊钩（单钩）桥式起重机，专供检修机械时作起吊之用，解决了检修机械起吊难等问题。
后来因企业重组，决定将该检修车间改为搬运货物车间。
该起重机能完全满足检修机械和搬运小批量产品的需求，但对于大批量的货物等产品的搬运，特别是搬运距离大时，就难以适应生产的需求，影响公司的生产效率。
针对上述问题，公司决定对该车间的桥式起重机在原有点动的基础上进行技术改造。
根据工厂的生产要求，经笔者反复思考，决定应用三菱PLC和变频器对桥式起重机进行改造。
一、技术改进的必要性由于生产的需要，要求将大批量的货物由前方或前方的左、中、右搬运至后方，待后方货车装满后，货车离开后方，将货物运走。
采用点动控制存在以下缺点：第一，每次搬运时，操作员必须来回跟踪操纵其运动方向，对于操作员而言劳动强度大、生产效率低，距离远时这一问题更为突出。
第二，需要计数时必须人工计数，且易出错；计数（装满）完后，需人工叫喊提示。
第三，行车起吊货物水平移动时，由于惯性作用，停车精度低，货物容易晃动。
第四，空载返程时移动速度慢，等待时间长，影响生产效率。
二、改造思路及硬件改造措施现根据公司生产实际，完善点动控制所存在的不足，如图1所示。
一是为实现纵向前后循环，在大车前方加装SQ6、SQ5行程开关，在大车后方加装SQ7、SQ4行程开关，其中利用SQ5、SQ7控制起重机大车在前后方回来循环运行，而SQ6、SQ4分别为大车前、后越位行程开关，起安全保护作用。
二是为实现在前方横向能左边或中间或右边吊货，在小车导轨的左方加装SQ12、SQ1行程开关，在小车导轨右方加装SQ2、SQ13行程开关，在小车导轨中间加装SQ11行程开关，其中利用SQ1、SQ2控制小车左右停靠位置，SQ12、SQ13起越位保护作用，SQ11为小车中间定位。
一种基于PLC控制的桥式起重机系统的设计
Ｖｏ ． ８ ｏ． １ １ Ｎ ３ Ｍａ ２０１ ｖ． ０
一
种 基 于 Ｐ Ｃ控 制 的 桥 式 起 重 机 系 统 的 设 计 Ｌ
白宏伟 张 ， 敏 张永 停 ，
（． １ 河南机 电高 等专科 学校 ， 河南 新乡 ４ ３ ０ ；． ５ ０２ ２ 河南起重机器有 限公 司， 南 新 乡 ４ ３０ ） 河 ５０ ２
车 电机 变频 调速 系统 之 间 、 车 电机 变 频调 速 系统 之 等综 合状 态信 息 ， 而对 整 机 的状 态 和 故 障进 行 实 时 小 从 间 、 升 电机 变频 调 速 系 统 之 间 ， 各 设 有 一 个 同 步 监控 。由于 Ｐ Ｃ和触 摸屏 简单 易用 的编 程环 境 ， 以 起 都 Ｌ 可 控 制 电路 和一个 并 车控 制 电路 ， 以在 任 意 一 台起 重 根据 系统 控 制 的要 求 ， 最 短 的 时 间 内满 足 其 要 求 ， 可 在
中 图 分 类 号 ：Ｍ ０ Ｔ ３２ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： ０ １ ８—２９ （０ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ ３ ２ １ ）３— ０９— ３
起 重机 的 电气 控 制 系统 由两 台 Ｐ Ｃ组 成 的 Ｐ Ｃ Ｌ Ｌ
一
系统 采 用 Ｐ Ｃ通 信作 为 各部件 联 系 的 中枢 神经 ， Ｌ
机 的司 机室 进行 操作 ， 一 台起 重机 将 高精 度地 与 主 使 系统 的“ 性 ” 另 柔 大大 提高 。 控起 重 机保 持速 度 和位 置 同 步 ， 实现 多 吊点 安 全可 靠 作为 主 、 从站 的两 台 Ｐ Ｃ控制 的 电气 系统 完 全相 Ｌ
起吊。
同 ， 台车 的系统 结构 如 图 １ 示 ： 单 所
网络作 为整 个 系统 的控 制 核心 （ 台 Ｐ Ｃ作 为 主站 ， 起 重机 驾驶 室 操 作 工 通 过 主令 控 制 ， Ｐ Ｃ发 出起 一 Ｌ 向 Ｌ 台 Ｐ Ｃ作 为 从 站 ） 系 统 采 用 变 频 器 驱 动 大 车 、 Ｌ ； 小 动 、 停止 、 升 、 降 、 慢 、 车 等 指令 ， 应 的 Ｐ Ｃ 上 下 快 并 对 Ｌ 车 、 钩 、 钩 电 动 机 ， 配 置 相 应 的 制 动 单 元 ， 现 调 用预先 写 好 的程序 指令 ， 主 副 并 实 控制 变 频 器 完成 正 反 转 和 制 动能 耗消 耗 ， 护 电 气 元 件 ； 了 达 到 较 高 的定 位 各 种速 度切 换等 ¨ 。 保 为 精度 ， 各机 构 的 电机轴 上 同轴 联 接 安装 有 一 个增 量 在 在驾驶室安装触摸屏 ，Ｌ Ｐ Ｃ将起重机 的各种信号
桥式起重机的PLC控课件
限护装置是用于防止 因操作不当而引发的事故的重要设备。
VS
详细描述
限位保护装置包括上升限位、下降限位和 运行限位等，能够分别在起重机上升、下 降和运行到特定位置时，自动切断电源， 从而防止因操作不当而引发的事故。
防风装置
总结词
桥式起重机的防风装置是用于防止大 风天气下起重机被风吹翻的重要设备。
起重机的动作。
数字量输入模块
接收来自开关量输入信号，如 按钮、限位开关等。
数字量输出模块
将中央处理单元发出的数字信 号转换为开关量输出，用于控 制接触器、继电器等执行器。
中央处理单元
CPU
PLC控制系统的核心，负责数据 处理和控制输出。
存储器
用于存储程序、数据和系统信息。
电源模块
为PLC控制系统提供稳定的直流电源。
1
定期更换磨损严重的钢丝绳， 以确保安全可靠。
检查电气设备接线是否牢固， 避免因松动导致安全隐患。
对起重机结构进行全面检查， 确保无疲劳裂纹等安全隐患。
特殊环境的维护与保养
在潮湿、高温、粉尘等恶劣环境下使用起重机 时，应加强检查和维护。
在寒冷环境下使用时，应注意保温，避免因温 度变化导致结构损伤。
程序调试与优化
通过模拟实验和现场调试，对程序进 行调试和优化，提高控制精度和稳定 性。
01
02
硬件配置
根据桥式起重机的硬件配置，选择合 适的PLC型号和I/O模块，确定输入输 出信号的数量和类型。
03
控制算法设计
根据桥式起重机的控制要求，设计合 适的控制算法，如PID、PWM等，实 现速度、位置等控制量的调节。
优化程序
根据实际运行情况和用户反馈， 对程序进行优化和改进，提高控
PLC与变频调速在桥式起重机改造中的应用
理方 面 ， 断 积 累经 验 ， 断 改造 ， 动 了桥式 起 重机 杂 、故 障率高 ，而且接触器频繁的切换容易拉弧烧 不 不 推
的技术进步。但是当前大多数企业安装使用的大量 损触头， 甚至产生接触器粘连， 无法控制造成事故 ；
中小 吨位及少量大吨位 的 ＱＤ型双梁通用桥式起重 凸轮控制器控制大小车的行走， 主副钩的提升 、下降 （ 绕线型转子 串电阻的调速机械特性软， ２ ） 调速 （ 串电阻调速是一种有级调速方式， ３ ） 通过接触 机的电控系统， 都是采用传统的继电 一接触器及主令 性 能差 ； 及调速。起重机工作在断续状态。 由于其工作的性 器的分合完成对转子串联电阻的切换， 从而调整 电机 在进行电阻切换时会对电网及天车的机械部 质决定 了其 电控系统操作频繁， 通断次数高， 负荷 的 的转速， 随机性， 时重时轻 ， 因种种原 因而超载， 经常 特别是在 分带来不可避免的冲击；
工作环境差 、工作任务重时， 电动机以及所串联 电阻
（ 主回路 中采用正反转接触器实现 电机换 向， ４ ）
烧损和断裂事故时有发生。因此其整个系统的故 障 实际操作中操作者为了调整桥式起重机的工作状态， 率为单个部件的几十至几百倍， 而且常因控制器或因 频繁采用反接制动（ 俗称打反车） ， 切换电流大， 接触器 庞大 的继 电 一接触器故障 、损坏而使起重机无法正 和电机工作状态恶劣， 设备检修维护费用非常高； 常运行 ， 造成重大 的安全事故 隐患 。另外 ， 限位保 其
２２ 控 制 系统 的原 理 ．
目Hale Waihona Puke 出起停 、调速等指令信号， 变频器将根据控制指令按 照控制要求调节变频器的输 出相序和频率来控制驱 动电机 的方 向和转速， 取代原来 的传统绕线型转子串 电阻调速驱动系统 。在控制过程 中 Ｐ Ｃ是整个系统 Ｌ 的核心。本文所论述为三菱 Ｐ Ｃ Ｌ 。在配件的采购上， 三菱 Ｐ Ｃ其 ｆ价比及服务 比较完善， Ｌ 生 在桥式起重机主 钩 电控系统中可选 ４ 点， ２ 点输入 ２ ８ 即 ４ ４点输 出的
桥式起重机自动运行控制系统设计
桥式起重机自动运行控制系统设计摘要桥式起重机在重物吊装和搬运过程中，为了使重物能够保持平稳，需要在其运行过程中对起重机起升、行走等机构的运行速度和方向进行随时的调整与改变，而且这种调整与改变随时都会发生，因此变换较为频繁。
因此，为提高桥式起重机运行水平，本文在CoDeSys软件PLC开发平台上，设计了桥式起重机运行控制系统，通过对系统的功能分析和模块化设计，实现了自动化运行的过程控制。
关键词桥式起重机；自动运行控制；系统设计1 导言在传统的起重机控制系统中，为了实现其驱动电机速度频繁变换功能，通常会采取比较常见的：调整电机极对数实现电机调速的方法，在转子回路中串接定值电阻的方法，通过涡流制动器来改变电机转速的方法等。
以上电机速度调节的方法在启动性能、调速性能等方面与交流鼠笼式电机相比，有了一定的改善，但是依然存在一些难以克服的瓶颈问题。
基于此，本文探讨了以可编程控制器（PLC）为控制中心、应用变频调速技术实现桥式起重机智能化自动运行控制的方法与途径[1]。
2 自动化运行系统分析桥式起重机运行系统包括大车行走机构和小车行走机构，大车沿铺设在工作空间上方两侧的轨道（Y方向）行驶，小车在大车上沿与大车运行垂直的方向（X 方向）行驶。
大车与小车运行机构相互配合，带动起升装置到达工作平面内的任意位置。
桥式起重机运行系统的控制原理如下：操作者将起重机运行目标位置以及运行指令等信息通过人机接口（HMI）输入PLC，同时，安装于起重机吊钩组上的激光测距传感器组将采集的环境障碍物等信息输入PLC。
PLC通过执行开发者设计的程序，将输入信号集成后进行运算处理，结合起重机工作要求和硬件参数，将路径信息转化计算生成大、小车电机的控制信号，从而实现对交流电机的速度控制。
为同时保证产品的自动化水平高、安全性好及工作效率高，PLC控制系统需满足以下功能要求：（1）在运行过程中，需要避开环境中的障碍物，运行轨迹应为多段折线。
每段折线的拐点坐标值作为输入量输入PLC中参与运算。
桥式起重机PLC控制改造设计
畢業設計（論文）答辯委員會畢業設計（論文）成績評定書專業班級：08電氣自動化姓名：畢業設計（論文）課題：橋式起重機PLC控制改造設計經畢業設計（論文）答辯，評定該同學的畢業設計（論文）成績為畢業設計（論文）答辯委員會主任：副主任：年月日畢業設計（論文）任務如下：1、畢業設計（論文）課題：橋式起重機PLC控制改造設計2、原始資料：橋式起重機電路原理圖3張，起重機電氣元件表一個，該起重機的主鉤採用主令控制器控制，副鉤、大車、小車行走機構採用凸輪控制器控制，該起重機超載保護採用過流繼電器，各方向均設有行程限位開關。
整個起重機控制系統共有5臺電動機。
3、設計要求：把上述起重機的繼電-接觸器控制系統改造成PLC 控制，完成控制系統圖繪製和PLC接線圖的設計，主要完成PLC的選型設計和地址分配。
4、設計時間：指導教師：教務處主任：年月日指導人評語：目錄第1章绪论 (1)1.1 过程控制技术的发展概述 (4)1.2 对起重机控制电路进行PLC改造的意义 (5)1.3本设计的主要内容 (6)第2章桥式起重机电气控制 (7)2.1 桥式起重机简介 (7)2.2桥式起重机对电力拖动和电气控制的要求 (9)2.3 起重机电动机的工作状态分析 (10)2.4 起重机控制原理分析 (12)第3章起重机PLC控制系统的设计 (23)3.1 可编程序控制器的功能和特点 (23)3.2 PLC控制系统的设计基本原则与主要内容 (24)3.3 PLC硬件的选择 (26)3.4 节省PLC输入输出点数的方法 (29)3.5 PLC的选型设计 (31)第4章桥式起重机PLC控制系统的程序设计 (42)4.1 PLC控制程序设计的一般步骤 (42)4.2 桥式起重机控制程序的设计 (43)第5章桥式起重机PLC控制系统的检修 (52)5.1 桥式起重机常见故障及可能原因 (52)5.2 20/5T桥式起重机电气控制线路的常见故障检修 (53)参考文献 (55)结束语..................................................................................................... 错误！未定义书签。
PLC和变频器在起重机大小车行走控制中的应用
（ｉ ｇｉ ｄｍ ｏａ ｏａ ａｄＴ ｃ ｎ ａ Ｃ ｌ ｇ ， ３ ０ ５ Ｊ ｎ ｘ Ｍｏ ｅ Ｖ ｃｔ ｎ ｌ ｎ ｅｈ ｉ ｌ ｏ ｅｅ ３ ０ ９ ） ａ ｉ ｃ ｌ
控 制指令 ， 并集 中在 Ｃ Ｕ 中进 行运 算 ， 将 程序 运算 Ｐ 并 结果通过输 出模块 和 Ｐｏｂ ｓ 场总线传送 给接触器 ｒ ｕ现 ｉ ｆ 和变频器 等执行设 备 ， 而驱动 电动 机 、 从 液压抱 闸 、 冷
却 风机等完成各种 生产 任务 。Ｐ Ｃ按 控制程 序 、 入 Ｌ 输
路器作为 变频器的短路保护。
２ 可编程序控 制器（ Ｌ ） 择 ＰＣ选
整个系统 以 ｓ ２ ０Ｐ Ｃ作 为 主控 核心 ， ７— ０ Ｌ 主要有 电源模块 、 Ｐ 、 Ｃ Ｕ 输入 输 出模 块及 接 口模块 等 组成 。 输人模块采集有限位开关 、 敏电阻 、 热 变频器故 障反馈 等设备的状态信号 ； 接收 主令控 制器 、 钮开关发 出的 按
１ 系统 控 制 要 求
起重 机大车运行方 向有 前后 、 小车运 行方 向有 左 右要求 ， 根据运 行速度 要求 又分为 １～ ４挡 ， 加减 速时 间为 ３～ ， ６ｓ通常小车行走机构采用一 台 电机 ， 而大车
３ 变频 器选 择
根据起 重 机 电机 驱 动 的特 性 和 技 术 要 求 ， 用 采 Ｍ Ｄ Ｍ Ｓ Ｅ Ｖ ｃｏ Ｓ ３ Ｉ Ｉ Ａ Ｔ Ｒ ｅｔ ６ Ｅ ２系列变频 器作 为大 、 ｒ 小行车 行走机构 的电机 驱 动 ，Ｓ ３ ６ Ｅ ２系 列是 一种 通用 型高性 能变频器 ， 它采用 目前 国际先进 的矢量 控制方式 ， 通过 对 电机励 磁 电流 和转矩 电流进 行解 耦控 制 ， 现转矩 实 的快速响应和准确 控制 ， 以很 高 的精度 进行 宽范 围 能 的调速 运 行 Ｊ 。它作 为 控 制型 变频 器 ， 能 强 、 功 价格 低， 完全满 足行 走机构的需求 。
桥式起重机PLC控制改造设计
桥式起重机PLC控制改造设计摘要传统桥式起重机主要由交流凸轮控制器进行控制，其通常采用绕线式电动机转子串电阻调速，交流控制器在频繁的动作和高压影响下会经常出现触电烧损，同时，电阻箱在长时间的工作环境下很容易出现腐蚀老化等现象，给工作带来许多负面影响。
桥式起重机是厂矿、仓库等部门常用的起重设备，在工业生产过程中起重举足轻重的作用。
随着工业自动化的发展，plc、变频器工厂设备中的应用越来越广泛。
由于plc的工作可靠性高，因此用plc来代替传统的交流控制器已成为一种必然趋势。
关键词桥式起重机；plc；改造中图分类号th21 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）85-0164-021 桥式起重机plc改造的意义桥式起重机是一种用于起吊和放下重物并使重物在短距离内水平移动的起重设备。
起重设备的形式多种多样，在不同的生产环境下，使用的设备形式不同，比如桥式、塔式、门式、缆索式等。
本文所要描述的起重机为桥式起重机，桥式起重机根据其形式还可以区分类别，比如单主梁桥式起重机和双梁桥式起重机等，也可根据其吊具的不同分为吊钩、抓钩、电磁等，当然还有许多种类。
桥式其中结构示意图如右：1-驾驶室 2-辅助滑线架 3-交流磁力控制屏 4-电阻箱 5-起重小车 6-大车拖动电动机 7-端粱 8-主滑线 9-主粱目前，在许多企业的生产设备运行上存在一些问题，企业现在所使用的生产设备和控制技术相对于目前日益发展和进步的科学技术来说都开始呈现出落后和老化的态势。
由于社会和科学技术的发展日新月异，所以一些原来的起重机设备在还没有完成设计寿命之前就已经出现弊端，这些设备在使用过程中，其稳定性和可靠性并未出现问题，甚至很多设备刚投入实用不久，使用时间还不到其设计寿命的一半。
但是随着新技术的开发和投入使用，这些设备技术已经跟不上时代的发展，在实际的运行中出现效率偏低、能耗偏高、控制不够优越等现象。
但是这些设备成本不菲，并且还能够正常投入使用，如果直接淘汰更换更新的设备，明显十分浪费资源，并且会增大设备投资的回收难度，提高企业的产品成本，所以对起重机设备的改造将显得十分必要。
变频器、PLC在桥式起重机自动控制系统中的应用
變頻器、PLC在橋式起重機自動控制系統中的應用一、原系統分析：橋式起重機情況:橋式起重機(天車)是一種用來起吊、放下和搬運重物、並使重物在一定距離內水準移動的起重、搬運設備，在生產過程中有著重要應用。
5噸橋式起重機，原設備電氣驅動系統分為起重機升降、小車、大車三部份。
其中起重機升降由一臺13kW的繞線式非同步電動機驅動，大車由兩臺4 kW繞線式非同步電動機、小車由一臺2.5 k W繞線式非同步電動機驅動。
在原傳動控制中，採用轉子串接電阻的調速方式.由於工作環境差,粉塵和有害氣體對電機的集電環、電刷和接觸器腐蝕性大，加上工作任務重,實際超載率高,由於衝擊電流偏大,容易造成電動機觸頭燒損、電刷冒火、電動機及轉子所串電阻燒損和斷裂等故障, 影響現場生產和安全,工人維修量和產生的維修費用也很高.並且原調速方式機械特性較差,調速不夠平滑，所串電阻長期發熱浪費能量。
綜上所述原設備存在的主要缺點如下：（1）拖動電動機容量大，起動時電流對電網衝擊大，電能浪費嚴重。
（2）起重機升降、小車、大車起動、停止速度過快，而且都是慣性負載，機械衝擊也較大，機械設備使用壽命縮短，操作人員的安全係數較差，設備運行可靠性較低。
（3）由於電動機一直在額定轉矩下工作，而每次升降的負載是變化的，因此容易造成比較大的電能浪費。
（4）起重機每天需進行大量的裝卸操作，由於繞線式電機調速是通過電氣驅動系統中的主要控制元件---交流接觸器來接入和斷開電動機轉子上串接的電阻，切換十分頻繁，在電流比較大的狀態下，容易燒壞觸頭。
同時因工作環境惡劣，轉子回路串接的銅電阻因灰塵、設備振動等原因經常燒壞、斷裂。
因而設備故障率比較高，維修工作量比較大。
同樣小車、大車的運轉也存在上述問題。
（5）在起重機起升的瞬間，升降電動機有時會受力不均勻，易超載，直接造成電機損壞或者鋼絲繩斷裂。
（6）為適應起重機的工況，起重機的操作人員經常性的反復操作，起重機的電器元件和電動機始終處於大電流工作狀態，降低了電器元件和電動機的使用壽命。
基于PLC的起重机控制系统的设计论文
优秀通过答辩本科毕业设计（论文）摘要桥式起重机是机械生产中最常用的一种起重机械，在生产过程中起着非常重要的作用。
所以提高桥式起重机的运行效率，确保运作过程中的安全保障和降低生产成本是非常重要的。
传统的桥式起重机一般都是采用起重用绕线式交流异步电动机拖动。
起升机构和运行机构上的电机一般都是采用转子串电阻调速方式。
这种调速方式操作复杂，可靠性差，故障率高，且电能浪费大，效率低。
随着近几年控制技术的飞速发展，我们可以针对桥式起重机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器等技术应用到桥式起重机控制系统中。
本次设计主要讨论的是基于可编程序控制器（PLC）和变频器的桥式起重机控制系统的改进。
并且阐述了PLC和变频器控制的基本原理。
PLC系统采用西门子公司的S7-200，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度，吊钩的升、降方向和速度，同时能检测各个电机故障现象。
该设计主电路中改变电动机的工作状态主要由变频器来实现，在控制电路中实现桥式起重机的各种功能主要由PLC来实现。
最后对可编程控制器进行软件设计，编制出安全可靠高效的控制程序。
关键词：桥式起重机；变频器；可编程控制器AbstractBridge crane is the mechanical production of the most commonly used as a hoisting machinery, plays a very important role in the process of production. So to improve the efficiency of bridge crane, ensure the security operation process and reduce cost of production is very important.Traditional bridge crane is used commonly on reuse of wound rotor asynchronous motor drag communication. Hoisting mechanism and operational mechanism on the motor rotor series resistance speed control mode is generally adopted. But this way of speed regulating operation complexity, poor reliability, failure rate is high, and the power waste, low efficiency. With the rapid development of control technology in recent years, we can according to the above problems existing in the bridge crane control system, the programmable controller and frequency converter is applied to the bridge crane control system, and has carried on the detailed design.This design is mainly discussed the improvement of the programmable controller (PLC) and inverter bridge crane control system. And expounded the basic principles of PLC and frequency converter control. Adopting Siemens S7-200 PLC system, can control the crane cart, the direction and speed of the car, the ascending and descending direction and speed of the hook, at the same time can detect various motor fault phenomenon. In this design,Changing the working state of the motor in circuit mainly by the frequency converter device to realize.In the control circuit to achieve the functions of bridge crane is mainly composed of PLC to realize. Finally the programmable controller software design, develop the safe, reliable and efficient control program.Key words: Bridge crane; frequency converter; programmable logic controller目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录........................................................................................................................................... I II 1 绪论 (1)1.1桥式起重机的简介 (1)1.2本课题研究的内容和意义 (1)1.2.1 课题设计的内容： (1)1.2.2 课题设计的意义 (2)1.3国内外起重机控制系统的发展状况 (2)2桥式起重机的控制 (3)2.1桥式起重机的主要结构及运动形式 (3)2.2传统桥式起重机的控制原理 (4)2.3传统桥式起重机控制系统的缺点 (5)2.4控制方案的设计 (5)3 桥式起重机控制系统的硬件设计 (6)3.1系统硬件设计 (6)3.2PLC实现的主令控制器 (6)3.3电机的选用 (7)3.3.1 变频调速对电动机的要求 (7)3.3.2 变频起重机系统中电动机的选型 (7)3.3.4 计算及电机的选取 (8)3.4变频器 (10)3.4.1 变频器选型 (10)3.4.2 变频器的主电路 (10)3.4.3 变频器的控制电路 (11)3.4.4 变频器选择及电流验证 (12)3.4.5 变频器主要参数设置 (13)3.5制动电阻的选择 (14)3.6可编程控制器 (14)3.6.1可编程控制器的概述 (14)3.6.2 可编程控制器选型 (15)3.6.3 I/O端口分配 (16)3.6.4 PLC系统接线方式 (17)3.7安全措施 (18)4 系统软件设计 (19)4.1主程序 (19)4.2公用程序 (20)4.3大车控制程序 (23)4.4其他子程序设计 (25)5 结论及展望 (28)5.1结论 (28)5.2展望 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1 绪论1.1桥式起重机的简介在工业生产中广泛使用各种起重机械，对物料作起重、运输、装卸和安装等作业，广泛应用在工矿企业、车站、港口、仓库、建筑工地等部门。
PLC在桥式起重机(天车)中的应用设计
畢業設計論文學校：**************** 班級：**************** 學號：**************** 姓名：**************** 指導老師：************前言橋式起重機是橋架在高架軌道上運行的一種橋架型起重機，又稱天車。
橋式起重機的橋架沿鋪設在兩側高架上的軌道縱向運行，起重小車沿鋪設在橋架上的軌道橫向運行，構成一矩形的工作範圍，就可以充分利用橋架下麵的空間吊運物料，不受地面設備的阻礙。
橋式起重機廣泛地應用在室內外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。
橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易粱橋式起重機和冶金專用橋式起重機三種。
普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構、橋架金屬結構組成。
起重小車又由起升機構、小車運行機構和小車架三部分組成。
起升機構包括電動機、制動器、減速器、捲筒和滑輪組。
電動機通過減速器，帶動捲筒轉動，使鋼絲繩繞上捲筒或從捲筒放下，以升降重物。
小車架是支托和安裝起升機構和小車運行機構等部件的機架，通常為焊接結構。
起重機運行機構的驅動方式可分為兩大類：一類為集中驅動，即用一臺電動機帶動長傳動軸驅動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅動。
中、小型橋式起重機較多採用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅動方式，大起重量的普通橋式起重機為便於安裝和調整，驅動裝置常採用萬向聯軸器。
起重機運行機構一般只用四個主動和從動車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。
當車輪超過四個時，必須採用鉸接均衡車架裝置，使起重機的載荷均勻地分佈在各車輪上。
橋架的金屬結構由主粱和端粱組成，分為單主粱橋架和雙粱橋架兩類。
單主粱橋架由單根主粱和位於跨度兩邊的端粱組成，雙粱橋架由兩根主粱和端粱組成。
主粱與端粱剛性連接，端粱兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運行。
主粱上焊有軌道，供起重小車運行。
橋架主粱的結構類型較多比較典型的有箱形結構、四桁架結構和空腹桁架結構。
PLC在桥式起重机控制回路中的应用
＜ ； １ ｛ ｛ ｛ 』 ［ ９ ４ ｌ Ｔ ＿ Ｉ ｒ — ｆ Ｌ
一 一
ｎ 变 藏器
繁烧损 。 １ Ｐ Ｌ Ｃ控制 系统的特 点
２ ． ２起 重机 的控制 过程 大车 、 小车 、 副提升 电机 功率 较小采 用 Ｐ Ｌ Ｃ输 出控制 接触器 运行 ， 主提升 电动机 因功 率较 大 （ 两台 １ ３ ２ Ｋ Ｗ 电动机 ） 采用 Ａ Ｃ Ｃ Ｓ Ｏ ０ 变 频器
科技创新与应用 Ｉ ２ ０ １ ４ 年 第１ 期
工 业 技 术
Ｐ Ｌ Ｃ在桥 式起重机控制 回路 中的应用
郭会 创
（ 陕西略 阳钢铁 有限责任 公司 ， 陕西 略 阳 ７ ２ ４ ３ ０ １ ）
摘 要： 本 文 阐述 了可 编程 控 制 器 （ Ｐ Ｌ Ｃ） 的特 点 、 Ｐ Ｌ Ｃ控 制 系统 与传 统 继 电 器控 制 系统 的 区 别 ， 以及 Ｐ Ｌ Ｃ和 变 频 器在 它应用面广 、 功能强大 、 使用方便， 是工业 自 动化的主要控制设备之一 ， 在工业生产的所有领域得到了广泛的使用。 Ｐ Ｌ Ｃ控制系统与传统继电器控制系统相比， 具有以下牦 ： ｌ ＿ １可靠性高 ， 抗干扰能力强： 传统的继电器控制系统中使用了大 量 中间继 电器 、 时间继 电器 。由于线路复杂 ， 接 点接触不 良 等 原 因， 容易 出现故障。 Ｐ Ｌ Ｃ用软件代替中间继电器和时间继电器， 仅与输入和输出 有关的少量硬件元件连接， 使得接线简单， 大大减少了因接点接触不 良 造成 的故 障。 １ ． ２系统 的设计 、 安装 、 调 试工作 量小 ： Ｐ Ｌ Ｃ用软件 功能取 代 了继 电 器控制系统中大量的中间继电器 、 时间继电器 、 计数器等元器件 ， 使系 统的设计、 安装和接线工作量大大减少。 １ ． ３维护工作量小， 维修方便 ： Ｐ Ｌ Ｃ的故障率很低， 并且有完善的故 图２ １ ０ ０ ／ ３ ２ ｔ 桥 式起 重机主提 升 的 接 线 图 障诊断功能。 在 紧急 状态 下 ， 可按 下急停 按钮 ， 一方 面机 械制 动器 动作 ， 另 一方 １ Ａ体积小 ，能耗低： Ｐ Ｌ Ｃ系统与继电器控制系统相 比减少了大量 面 ， 将 变频器 电源断 开 ， 变频器 停止工 作 。当主提升 电动机 因故 障跳 闸 的中间继电器 、 时间继电器和计数器等元器件 ， 使控制柜体积缩小 ， 配 时， 在故障排除后 ， 可按下复位按钮 ， 接通变频器复位控制端 Ｒ Ｓ Ｔ ， 使变 线 简单 ， 用量 小 ， 因此可 以降低能耗 ， 节省大 量的费用 。 频器 恢复到运 行状态 。 ２ Ｐ Ｌ Ｃ在桥 式起重机 电气控制 回路 中的实 际应 用 提升 电机 在下放 重物 时 ， 电机反转 ， 由于 重力 加速 度 的原 因 ， 电机 针对桥式起重机传统电气控制方式存在的问题及 Ｐ Ｌ Ｃ控制系统 处于再生制动状态， 拖动系统的机械能转化为电能， 并存储在电压型变 的特 ，我公司在炼钢易地改造工程中所选用的桥式起重机全部采用 频器的滤波电容器的两端， 使直流电压不断上升， 甚至能够击穿电器绝 联动控制台和 Ｐ Ｌ Ｃ控制系统替代传统的主令、 凸轮控制器及继电器— 接 缘， 当电压上升到设定值时 ， 通过斩波器接入泄能电阻来消耗直流电路 触 器控制方式 。 并对三 台 １ ０ ０ ／ ３ ２ ｔ 桥式起重机 的卷扬 电动机采用 变频器 的这部 分能量 ， 保证 变频器安全运 行 。 控 制。 主提升电动机采用变频器驱动后使提升陛能有较大提高 ， 起升平 ２ ． １ Ｐ Ｌ Ｃ系统 的组成 滑、 稳定， 被吊物件定位准确 ， 卷扬提升操作可以实现无级变速 ， 加上变 在１ ０ ０ ／ ３ ２ ｔ 桥式起 重机 中选 用 了西 门子 的 Ｓ ７ — ３ ０ ０ 模 块化 的 Ｐ Ｌ Ｃ 。 频器 自身保护功能齐全 ， 如过流 、 过载、 过压等都能及时报警及停止 ， 减 Ｐ Ｌ Ｃ系统 由中央单 元 Ｃ Ｕ、扩展 模板 Ｅ Ｍ 和西 门子 的 Ｃ Ｐ ３ ４ ０触摸 屏组 少 了起 重 机 故 障 ，提高 了安 全 性 能 。变 频 器 接 线 图如 图 ３所 示 。
关于PLC和变频器的桥式起重机控制系统设计
摘要隨著現代控制理論的應用，微處理器和微電子技術的發展，使變頻調速控制系統日趨成熟。
而橋式起重機作為物料搬運系統中一種典型設備，在企業生產活動中應用廣泛作用顯著，故對於提高其運行效率，確保運行安全，降低物料搬運成本是十分重要。
傳統的橋式起重控制系統主要採用繼電器接觸器進行控制，採用交流繞線串電阻的方法進行啟動和調速，這種控制系統存在可靠性差，故障率高，電能浪費大，效率低等缺點。
因此根據橋式起重機的運行特點，將可編程序控制器與變頻器結合應用於橋式起重機控制系統，其中PLC系統則採用SIEMENS公司產品，大大提高了操作精度和穩定度;綜合保護功能完善，便於及時發現、查找、處理故障；並且節約了能源。
關鍵字:可編程序控制器；橋式起重機；變頻調速；變頻器基於PLC和變頻器的橋式起重機控制系統設計目錄摘要 (I)第一章绪论 (1)1.1桥式起重机简介 (1)1.2 本课题设计的意义、主要内容及基本参数 (1)第二章矢量控制变频调速 (4)2.1 变频调速的基本原理 (4)2.2变频器的基本结构和功能 (6)2.2.1变频器的主电路 (6)2.2.2变频器的控制电路构成 (7)2.3变频调速的控制方式—矢量控制方式 (7)2.3.1矢量控制的基本思想 (7)2.3.2矢量变换规律 (8)2.3.3矢量变换下异步电动机的数学模型 (11)2.4矢量变换控制方程 (12)第三章桥式起重机变频控制系统的硬件设计 (13)3.1总体设计方法 (13)3.2 PLC技术简介 (15)3.2.1 PLC概述 (15)3.2.2 Siemens S7-200结构及工作原理 (15)3.3部件的选择 (16)3.3.1电机的选用 (16)3.3.2变频器的选用 (18)3.3.3 PLC的选用 (21)3.3.4常用辅件的选择 (22)3.4起重机变频调速系统设计 (23)3.4.1系统控制的要求 (23)3.4.2控制系统的1/O点及地址分配 (24)第四章桥式起重机变频调速系统软件设计 (28)4.1 S7-200PLC网络的通信协议 (28)4.1.1 S7-200PLC网络的通信协议的种类 (28)4.1.2本系统通信协议的选择 (28)4.2 PLC程序设计 (30)4.2.1 PLC编程软件概述 (30)4.2.2程序设计 (30)4.3系统抗干扰措施 (37)第五章结束语 (38)致谢 (39)参考文献 (40)1234學院畢業設計（論文）第一章緒論1.1橋式起重機簡介橋式起重機在冶金企業及其它行業有著廣泛的應用,其作用主要用來實現物體的升降和轉運,橋式起重機工作環境惡劣,工作任務重。
论基于 plc 的起重机自动控制系统设计
论基于 plc 的起重机自动控制系统设计摘要：起重机是进行机械生产时一种非常常用的起重机械，对于生产过程有着非常重要的作用，所以提高起重机的运行效率，确保其运作安全和降低生产成本是非常重要的。
本文对目前起重机中存在的位移监测、数据通讯、自动控制等问题进行了分析，并提出了旋转编码器的位移检测，西门子PLCS7300和MM440 变频器控制的起重系统，通过将PROFBUS-DP与西门子PLCS7300相连来实现数据通信和全自动控制，提高工作效率。
关键词：可编程控制器自动控制系统设计引言：起重机的种类多种多样，常见的为桥式、门式和梁式等，其中又以桥式起重机的使用最为广泛。
传统的起重机一般都是采用重用绕线式交流异步电动机拖动，升降机构和运行机构上的电机采用转子串电阻调速的方式，这种方式操作复杂，可靠性不强，并且电量浪费大。
本文本要讨论基于可编程控制器和变频器和变频器的起重机控制系统进行改进，对起重机的位移监测和数据通信进行了分析研究。
一丶传统起重机的作业状况起重机主要起桥形主梁的金属结构出现在生产车间或是露天料场等地，并且沿着起固定的轨道运行，使取物装置悬挂在小车上，使取物装置的重物实现垂直升降以及水平运动，完成特殊工艺的起重机被称为天车或是行车。
到目前为止，起重机的操作模式基本都是手动操作，在进行作业时需要操作人员手动操作起重机先横向运行到指定的区域后再操作其中小车纵向运行到目标位置上方，并放下吊钩。
这时需要操作人员通过自身观察吊钩的下方情况在进行取物，整个过程都是操作人员全手动操作，自动化程度很低，并且容易操作失误导致意外事故的发生，工作效率和安全都无法得到有效保证。
具体情况为下图：二丶控制原理该自动控制系统的涉及原理是解决目前起重机工作效率低、自动化程度不高的问题，同时使人员的配置得到优化，企业的成本得到有效降低。
为了实现该目的，就必须要采用先进的仪器来解决起重机中存在的位移监测问题、数据通讯问题和自动控制问题，如刻度标尺、西门子S7-300可编程控制器、西门子SCANLANCE等。
探究PLC变频调速在桥式起重机中的实际应用
馕 息梭 术
探究Ｐ Ｌ Ｃ 变频调速在桥式起重机中的实际应用
李斌 江西省特种设备检验检测研究院九江分 院 江西九江 ３ ３ ２ ０ ０ ０
＝ 关于桥 式起 重机 【 摘 要ｌ在桥式起重机 的变频调速中 应 用Ｐ Ｌ Ｃ 可编程控 制器， 可以实 现起重机电机的变频调速， 在桥式起重机中发 挥重要 的作用。 Ｐ Ｌ Ｃ 变频调速 １ 桥式起重机 的定义 系统可以对起重机的运行状况和运行数据进行实时监测， 提 高桥式起重机 桥式 起 重机是运 行在高架轨 道 上的一种桥 架型起 重机 ， 也 被人们 的工作 效率， 促进Ｐ Ｌ Ｃ 变频调速 在桥 式起重机 中的发展。本文 简述Ｐ Ｌ Ｃ 变频 称 为 “ 天车” 。 桥式 起重机是 纵向运行， 而起重小车 则是横 向运行， 形成 调速技 术， 通过 对桥 式起重机工作 现状的分析， 提 出Ｐ Ｌ ｃ 变频调速 在桥 式 矩 形 的工作 范 围。 这种 工作范 围可 以对桥 架下 面的空 间进行充分 的利 起 重 机 中的应 用 。 用， 不受阻碍的吊运物 料。 桥式 起重机多应 用于室内外的仓库、 厂房、 码 【 关键 词 】 Ｐ Ｌ Ｃ 变频调速 ； 桥 式起重机； 实时监测； 工作 效率 ； 实际应 头和 露天 贮料场等地方。 用 ２ ， 桥 式起重机的分类 （ １ ）普通桥 式 。 普 通的 桥式 起重机 ，由起 重小 车和桥 架运 行结 构 传 统的桥 式起 重机控制 系统 大多是用转 子回路串接 电阻进行有机 组 成 。 起重 小车包括起升机构 、 小 车运行 机构和 小车架， 是桥式 起重机 调 速， 操 作次数 比较 频繁 ， 通断次数 较高 ， 随 着运输 物品质量 的变化 ， 运行过 程中的基础 。 桥架 的运行结 构中， 重要的部 分是金属 结构 ， 由主 桥 架的主梁结 构有很多种， 例如箱形 结构 、 四桁架式 结 机械受 重的变化 也较大 ， 经 常受 到冲击 ， 影 响 了起重机 的正常工作。 在 梁和端 梁组成 ， 普通 的桥 式起 重机主要是通 过电力驱动运 行， 起 起 重机 中 应 用Ｐ Ｌ Ｃ 变频调 速， 实现 电机速 度的可调化发 展， 才能保证起 构和空腹桁架结 构等。 重量可以达Ｎｓ ｏ ｏ 吨， 应 用万 向联轴 器作为驱动装 置。 重机 的正常工作。 （ ２ ） 简易梁桥式 。 简易梁桥式起 重机 ， 也 被称为梁式起 重机 ， 结 构 简述 Ｐ Ｌ Ｃ变频 调速 技术
桥式起重机用小型PLC进行联动控制的设计方法
程 中起 着 举 足 轻 重 的作 用 。传 统 的 桥 机 常 采 用 常 规 的继 电器 控 制 ，在 联 动 抬 吊时 通 过 线 缆 直 接 连
接 ２台起 重 机 来 实 现联 动 抬 吊 ，单 一 操 作 时再 将
连接 线 缆 拆 除 ，这 样 不 但 费 工 费 时 ，还 增 加 了 故
２ 系统基本情 况
最 多２ 台
２ １ 基本 通讯 网络 ．
Ｎ： ：Ｎ 网络 使 用 Ｒ ４ ５通 讯 ，用 功 能 扩 展 板 Ｓ８
或 特 殊 适 配 器 可 以 对 ２～８ 台 Ｐ Ｃ 进 行 Ｎ： Ｌ ：Ｎ 网络 。 ２ ２ Ｎ： ． ：Ｎ 网络 功能
图 ２ 并 联 链 接 系 统 图
卜 ＿ 卜＿ — — ＿ ＿ ＿『 —— —— —— Ｙ ０ — １ — — Ｏ４
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图 ４ 梯 形 图
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．
传输规格
最 大 传 输 距 离
符 合 ５ ４ ５规格 Ｓ一 ８
使 用 特 殊适 配器 时 ：５０Ｉ ０ ｎ 使 用 功 能 扩 展 板 ， 或 系 统 中 混 用
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链 接
点
Ｂ 重机 起
Ｆ Ｘ
ｌ ｓ
［ 主站一子站 ］ ：位 软元件 １０点 、 ０ 字软元 件 １ Ｏ点 （ 速模 式 时 ，字 软 高 元 件 ２点 ） ［ 子站一主站 ］ ：位 软元件 １０点 、 ０ 字软元 件 １ ０点 （ 速模 式 时 ，字 软 高 元 件 ２点 ） ［ 主站一 子 站 ］ ：位软 元件 ５ Ｏ点 、 字软元 件 １ ０点 （ 速模 式 时 ，字 软 高 元件 ２点 ） ［ 子站一 主站 ］ ：位 软元 件 ５ ０点 、 字软元 件 １ ０点 （ 高速 模式 时 ，字 软 元件 ２点 ）
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摘要桥式起重机作为物料搬运系统中一种典型设备，在企业生产活动中应用广泛。
传统的桥式起重控制系统主要采用继电器接触器进行控制，采用交流绕线串电阻的方法进行启动和调速，这种控制系统存在可靠性差，操作复杂，故障率高，电能浪费大，效率低等缺点。
根据桥式起重机的运行特点，桥式起重机控制系统采用变频调速系统，该系统主要由主令控制器、PLC控制系统、变频调速系统等组成。
PLC系统采用德国西门子公司产品，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度换档；吊钩的升、降方向以及速度换档，同时能检测各个电机故障现象并显示，减小了传统继电器——接触器控制系统的中间环节。
减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。
本设计控制系统采用桥式起重机变频调速技术具有节能、减少机械磨损，启动性能好等诸多优点。
关键词:可编程序控制器、桥式起重机、变频调速、组态软件AbstractBridge crane system, as a typical material handling equipment, widely used in production activities. Traditional bridge crane control system mainly uses the relay contactor controlled AC winding resistance method string start-up and speed, the control system, there is poor reliability, complicated operation, high failure rate, power wastage, low efficiency drawbacks. Therefore, bridge crane control system research has practical significance, but also domestic and foreign experts and scholars in related fields a research topic. In this paper, bridge crane control system exist in the above-mentioned problems, the programmable logic controller, and converters used in bridge crane control system, and conducted more in-depth research.Keywords: programmable logic controller, bridge crane, frequency control, configurationsoftware目录摘要 0Abstract (1)第1章绪论 (4)1.1传统桥式起重机控制系统存在的问题 (4)1.2桥式起重机电气传动技术的国内外发展概况 (4)第2章变频调速桥式起重机系统总体方案设计和部件选型 (7)2.1桥式起重机系统简介及起重机基本数据 (7)2.1.1桥式起重机的构造 (7)2.1.2传统桥式起重机的电气控制系统 (7)2.1.3 提升机构磁力控制器控制系统 (9)2.2本系统总体方案设计 (10)2.3系统的部件设计 (11)2.3.1变频器的选用 (11)2.3.2常用辅助器件选择 (14)第3章桥式起重机变频调速系统设计 (17)3.1变频调速的基本原理 (17)3.2交—直—交PWM变压变频器基本结构如图3.3所示 (18)3.3变频器的控制—正弦脉宽调制（SPWM ）技术 (19)3.4 转速开环恒压频比控制调速系统—通用变频器-异步电动机调速系统 (20)第4章可编程序控制器在桥式起重机变频控制系统中的应用 (24)4.1 PLC概述及其系统组成 (24)4.1.IPLC概述 (24)4.1.2 PLC的系统组成与各部分的作用 (24)4.2本系统中可编程序控制器的选取及其特点 (26)4.2.1 PLC系统选型—SIEMEN S7-200 (26)4.2.3 Siemens S7-200 PLC的工作原理 (28)4.3变频调速起重机控制系统设计 (29)4.3.1系统控制的要求 (29)4.3.2控制系统的I/0点 (29)4.3.3电气控制系统原理图 (32)4.3.4各机构的安全保护及检测 (32)第5章桥式起重机变频调速系统软件设计 (34)5.1 S7-200PLC网络的通信协议及本系统采用的通信协议 (34)5.1.1 S7-200PLC网络的通信协议 (34)5.1.2上位机和PLC之间的通信 (35)5.2 PLC程序设计 (36)5.2.1 PLC编程软件概述 (36)5.2.2程序设计 (37)5.3系统抗干扰措施 (39)第6章桥式起重机的工作原理 (40)6.1桥式起重机变频控制系统的组成原理 (40)6.2系统流程图 (41)6.2.1大车控制系统 (41)6.2.2 小车控制系统 (43)6.2.3主钩升降控制系统 (44)6.2.4降机悬停控制系统 (45)6.3桥式起重机电气控制线路 (46)6.3.1 大车移行机构单元电路图 (46)6.3.2小车移行机构单元电路图 (46)6.3.3主起升机构单元电路图 (47)6.3.4副起升机构单元电路图 (48)6.3.5系统总接线图 (50)第7章全文总结及其展望 (51)7.1全文总结 (51)7.2研究展望 (51)致谢 (53)参考文献 (54)第1章绪论1.1传统桥式起重机控制系统存在的问题桥式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位。
经过几十年的发展，我国桥式起重机制造厂和使用部门在设计、制造工艺、设备使用维修、管理方面，不断积累经验，不断改造，推动了桥式起重机的技术进步。
但在实际使用中，结构开裂仍时有发生。
究其原因是频繁的超负荷作业及过大的机械振动冲击所引起的机械疲劳。
因此，除了机械上改进设计外，改善交流电气传动，减少起制动冲击，也是-个很重要的方面。
由于传统桥式起重机的电控系统采用转子回路串接电阻进行有级调速，致使机械冲击频繁，振动剧烈，因此电气控制上应采用平滑的无级调速是解决问题的有效手段。
传统的起重机驱动方案-般采用:（1）直接起动电动机；（2）改变电动机极对数调速；（3）转子串电阻调速；（4）涡流制动器调速；（5）晶闸管串级调速；（6）直流调速。
前四种方案均属有级调速，调速范围小，无法高速运行，只能在额定速度以下调速：起动电流大，对电网冲击大：常在额定速度下进行机械制动，对起重机的机构冲击大，制动闸瓦磨损严重：功率因数低，在空载或轻载时低于0.2～0.4，即使满载也低于0.75，线路损耗大。
晶闸管串级调速虽各服了上述缺点，实现了额定速度以下的无级调速，提高了功率因数，减少了起制动冲击，价格较低，但目前串级调速产品的控制技术仍停留在模拟阶段，尚未实现控制系统具有很好的调速性能和起制动性能，很好的保护功能及系统监控功能，所以有时采用直流电动机，而直流电动机制造工艺复杂，使用维护要求高，故障率高。
1.2桥式起重机电气传动技术的国内外发展概况电气调速控制的方法很多，对直流驱动来讲60年代采用发电机-电机系统。
从控制电阻分级控制，到交磁放大控制，到晶闸管激磁控制，到主回路晶闸管即晶闸管整流供电系统。
随着电子技术的飞速发展，集成模块出现，计算机、微处理器应用，因此控制从分立组成模拟量控制发展至今天的数字量控制。
从交流驱动来讲:常规的常采用绕线式电动机转子串电阻调速，为满足重物下放时的低速，-般依靠能耗制动、反接制动，后来还采用涡流制动，还有靠转子反馈控制制动、反接制动、单相制动器抱闸松劲的所谓软制动，随着电子技术的发展，国内外开发研制变频调速，PLC可编程序控制器的应用控制系统的性能更加完美。
目前国内外几种常用调速系统配置及其性能:1.DC-300直流驱动调速系统:GE公司DC-300、DC-2000是微处理器数字量控制的直流驱动调速系统，其控制功率从300HP到40O0HP，并采用PLC对整机驱动系统实施故障诊断、检测、报警及控制。
该驱动系统实施主回路晶体管整流，其控制是给定模拟量通过数模转换成数字量，通过速度环、电流环到SCR移现触发的逻辑无环流的调速系统。
可用测速反馈或电压反馈，对磁场弱磁，以实施恒功率控制。
2.交流调速控制系统:对于起重机械来讲，交流驱动仍是国内普遍采用的方案而且多数停留在绕线式电机转子串电阻来调速。
随着功率电子技术的发展，早在六十年代后期，国外就开始致力于晶闸管定子调压调速技术的开发研究。
目前，该技术己进入了成熟稳定的发展应用阶段。
日本安川电机制作所于1972年就正式定为VS系列，应用于起重机及轧机辅助设备的交流调速。
法国、英国、德国等大电气公司亦在这方面展开了重点研制开发。
借助电力电子技术、微电子技术的发展，由分离元件发展到大规模集成电路，从而实现控制部件的微型组件化、智能化、标准化、系列化，进而从模拟量控制发展到数字量控制。
可编程序控制器PLC引入到交流电气传动系统后，使传动系统性能发生了质的变化。
在桥式起重机实现了抓斗的自动控制和故障诊断、检测显示等，达到了新的技术高度。
3.变频调速:变频调速技术是国际上各大电气公司在70年代末80年代投入全力研制、开发，也是国际国内这几年全力研制应用的目标与方向。
这几年-些公司如德国SIEMENS，美国GE，日本三菱等推出全数字化的变频控制技术，大功率的IGBT模块的出现使变频技术在起升机械、电梯等位能负载控制成为现实。
目前，变频调速的控制方法有恒压频比控制，转差频率控制，变频控制，直接转矩控制等。
这些控制方法都得到了不同程度的应用，但其控制性能有-定的差异。
直流电动机之所以与有良好的控制性能，其根本原因是当励磁电流恒定时，控制电枢电流的大小就能无时间滞后的控制瞬时转矩的大小。
异步电动机产生瞬时转矩的原理虽然与直流电动机相同，但由于建立气隙磁场的励磁分量和电磁转矩所对应装置电流有功分量都应包含在定子电流中，无法直接将它们分开，在运行过程中，这两个分量有会互相影响。
因此要控制异步电动机的瞬时转矩十分困难。
像采用恒压频比控制、转差频率控制的变频调速系统由于是从控制电动机的平均转矩的角度出发来控制电动机的转速，因而难以获得较理想的动态性能，异步电动机在高精度调速系统和伺服系统中的应用受到限制。
而矢量控制是从根本上解决了这个问题，使交流调速系统的应用范围迅速扩大。
适用于通用的鼠笼式电动机，无速度传感器的变频调速技术的应用-该技术使变频控制装置不再配套专用电机，而且可通过软件对-般的鼠笼式电机-矢量控制装置实施参数调整，进-步降低电气电机的投资而且维护保养方便。