PLC在10吨双梁桥式起重机上的应用

紫琅职业技术学院

毕业论文

题目：PLC在10吨双梁吊钩桥式起重机中的应用学生姓名：季磊

所在系、专业：船舶工程系、船舶工程技术

班级：船电102班

指导教师：李谷音

日期：2013年5月27日

10吨双梁吊钩桥式起重通过日本三菱公司的FX1N型PLC可编程控制器对起重机的电力拖动系统进行控制。通过对10吨双梁吊钩桥式起重机电力拖动系统硬件结构和工作机构的控制，还能解决传统控制方式下在操作方面的许多麻烦，包括开闭电机和起升电机在起升时难以同步等问题。同时，通过采用PLC控制可以减轻工人的劳动强度，提高桥式起重机的工作性能。因此，PLC在该方面的应用具有重要的实用意义和推广价值。

关键词：桥式起重机；PLC控制；工作机构

1、概述 (1)

2、桥式起重机电力拖动系统的结构和功能 (1)

2.1 电力拖动系统的功能介绍 (1)

2.1.1 可编程控制器PLC的功能 (1)

2.1.2 变频器的功能 (2)

2.1.3 电抗器的功能 (2)

2.1.4 主令控制器的功能 (2)

2.1.5 拖动电动机的功能 (2)

2.1.6 制动电阻的功能 (2)

2.2 起重机的硬件结构介绍 (2)

3、PLC在起重机电力拖动系统中的应用 (5)

3.1 起升机构的运行控制 (5)

3.2 小车运行机构的控制 (5)

3.2.1 小车运行机构的速度设定 (5)

3.2.2 小车的控制 (6)

3.3 起重机的平台门 (8)

结论 (8)

致谢 (10)

参考文献 (11)

1、概述

10吨双梁吊钩桥式起重机是一种桥架型起重机，又称行车。桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一定空间的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。10吨双梁吊钩桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。

10吨双梁吊钩桥式起重机由大车运行机构、小车运行机构和起升运行机构所组成。小车运行机构和起升运行机构各为一台电动机驱动，大车运行机构为两台电动机驱动，整个起重机电力拖动系统共有4台电动机驱动运行。(如图1-1)

起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。

中、小型双梁吊钩桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通双梁吊钩桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。双梁桥式起重机采用集中驱动的方式。

图1-1 10吨双梁桥式起重机

2、桥式起重机电力拖动系统的结构和功能

2.1 电力拖动系统的功能介绍

2.1.1 可编程控制器PLC的功能

通过对各种PLC的功能对比，选用由日本三菱公司生产的FX1N型PLC作为控制起重机各机构的运行，可编程控制器PLC接受主令控制器的速度控制信号，该信号为数字控制信号，信号电平为AC 、220V。这些控制信号包括：主令控制器发出的正、反转及调速控制信号、电动机过热保护信号、安全限位器信号及启动、急停、复位、零锁等信号，全部信号采用汇点式输入。可编程控制器PLC针对这些信号完成系统的逻辑控制功

能，并向变频器发出启动、急停、正、反转及调速等控制信号，使电动机处于所需工作状态。(如图2-1)

图2-1 可编程控制器基本结构示意图

2.1.2 变频器的功能

接收可编程控制器PLC 提供的控制信号，并按设定向电动机输出可变压、变频的电源，从而实现电动机的调速。 2.1.3 电抗器的功能

在变频器电源输入端和输出端分别安装电源侧交流电抗器和噪声抑制交流电抗器。使用电抗器以后可以减小高次谐波对电源、功率因数、无线电设备等干扰。 2.1.4 主令控制器的功能

去掉凸轮控制器改用主令控制器，起重机操作者可按要求通过主令控制器向可编程控制器PLC 发出各种控制信号操作起重机。 2.1.5 拖动电动机的功能

根据变频器提供的变压、变频电源，将电能转化为机械能。10吨双梁吊钩桥式起重机原用的是YZR 系列电动机，可以去掉集电环、碳刷将其转子回路短接后就可以作为普通电动机使用，这样可以降低大修改造的成本费用。 2.1.6 制动电阻的功能

10吨双梁吊钩桥式起重机电动机正、反转时，由于重力加速度的原因，电动机处于再生制动状态，拖动系统的机械转化为电能，并存储到电压型变频器的滤波器电容器的两端，使直流电压不断上升甚至能够击穿电器绝缘，当电压升高到设定值时，接入泄能电阻来消耗直流电路这部分能量，保证电器安全运行。

2.2 起重机的硬件结构介绍

为了保证各机构运行互不影响，提高起重机电力拖动系统的稳定性、可靠性和安全性，保证起重机正常工作，采用4台变频器拖动，并由1台PLC

分别加以控制的硬件结

构。控制系统流程图（如图2-2）,I/O接线图（如图2-3）。

图2-2 PLC对起重机的硬件结构图

该结构图由一台PLC可编程控制器、3个主令控制器、四台变频器、四台电机组成大车（M1、M2）、小车（M3）、起升机构(M4)。

首先PLC可编程控制器编写好程序，主令控制器1、2、3通过PLC的的程序来控制起重机各工作机构的的正常运行。在通过变频器来调节不同档位的速度，系统采用PLC通信作为各部件联系的中枢神经，起重机驾驶室操作工通过主令控制，向PLC发出起动、停止、上升、下降、快慢、并车等指令，对应的PLC调用预先写好的程序指令，控制变频器完成正反转和各种速度切换等。