桥式起重机PLC控制改造设计论文

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。

第1章緒論
1.1 過程控制技術的發展概述
在現代工業控制中, 過程控制技術是一歷史較為久遠的分支。

在本世紀30 年代就已有應用。

過程控制技術發展至今天, 在控制方式上經歷了從人工控制到自動控制兩個發展時期。

在自動控制時期內，過程控制系統又經歷了三個發展階段, 它們是：分散控制階段, 集中控制階段和集散控制階段。

從過程控制採用的理論與技術手段來看，可以粗略地把它劃為三個階段：開始到70 年代為第一階段，70 年代至90 年代初為第二階段，90 年代初為第三階段開始。

其中70 年代既是古典控制應用發展的鼎盛時期，又是現代控制應用發展的初期，90 年代初既是現代控制應用發展的繁榮時期，又是高級控制發展的初期。

第一階段是初級階段，包括人工控制，以古典控制理論為主要基礎，採用常規氣動、液動和電動儀錶，對生產過程中的溫度、流量、壓力和液位進行控制，在諸多控制系統中，以單回路結構、PID 策略為主，同時針對不同的對象與要求，創造了一些專門的控制系統，如：使物料按比例配製的比值控制，克服大滯後的Smith 預估器，克服干擾的前饋控制和串級控制等等，這階段的主要任務是穩定系統，實現定值控制。

這與當時生產水準是相適應的。

第二階段是發展階段，以現代控制理論為主要基礎，以微型電腦和高檔儀錶為工具，對較複雜的工業過程進行控制。

這階段的建模理論、線上辨識和即時控制已突破前期的形式，繼而湧現了大量的先進控制系統和高級控制策略，如克服對象特性時變和環境干擾等不確定影響的自適應控制，消除因模型失配而產生不良影響的預測控制等。

這階段的主要任務是克服干擾和模型變化，滿足複雜的工藝要求，提高控制品質。

1975 年，世界上第一臺分散控制系統在美國Honeywe公司問世，從而揭開了過程控制嶄新的一頁。

分散控制系統也叫集散控制系統，它綜合了電腦技術、控制技術、通信技術和顯示技術，採用多層分級的結構形式,按總體分散、管理集中的原則，完成對工業過程的操作、監視、控制。

由於採用了分散的結構和冗餘等技術，使系統的可靠性極高，再加上硬體方面的開放式框架和軟體方面的模組化形式，使
得它組態、擴展極為方便，還有眾多的控制演算法(幾十至上百種) 、較好的人—機介面和故障檢測報告功能。

經過20多年的發展，它已日臻完善，在眾多的控制系統中，顯示出出類拔萃的風範，因此，可以毫不誇張地說，分散控制系統是過程控制發展史上的一個里程碑。

第三階段是高級階段，目前正在來到。

1.2 對起重機控制電路進行PLC改造的意義
目前，在企業中運行著的許多生產設備在控制技術方面都趨於落後和老化，但並未完成設備的設計壽命。

特別是設備主體的工作性能還十分穩定和可靠，只是在新技術的應用上跟不上時代的發展，運行中的消耗偏高，效率較低，控制性能不夠優越。

在這種情況下，若只為追求新技術的應用而提前進行設備的更新換代，將造成極大的浪費，同時增大設備投資的回收難度，提高企業的產品成本。

本設計中20/5噸橋式起重機電氣驅動系統分為主鉤、副鉤、小車、大車四部分。

在原傳動控制中，採用轉子串接電阻的調速方式，其設備存在缺點如下：
1）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——交直流接觸器和斷開電動機上的串接電阻，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，轉子回路串接的電阻因灰塵、設備震動等原因經常燒壞、斷裂。

因而設備故障率比較高，維修工作量比較大。

2）拖動電動機容量大，啟動時電流對電網衝擊大，而且都是慣性負載，機械衝擊也較大，機械設備使用壽命短，操作人員的安全係數較差，設備運行可靠性低。

3）起重機工作的協調性主要靠操作人員的熟練程度。

由於由於副鉤、大車、小車凸輪控制器之間沒有固定的聯繫，在起重機工作時操作人員勞動強度比較大，容易疲勞，易產生誤操作。

要解決上述問題，最有前途的作法是對現有設備進行技術改造，提高舊設備的新技術含量。

這樣既能有效地發揮現有設備主體的工作性能，又能降低成本、提高效率。

採用PLC（可編程控制器）來控制橋式起重機的運行，可以充分體現出
PLC所具有的功能強，可靠性高、編程簡單、使用方便、體積小巧等優點。

起重機採用PLC控制，還能解決傳統控制方式下在操作方面的許多麻煩，包括開閉電機和起升電機在抓鬥剛裝料閉合起升時難以同步等問題。

同時，通過採用PLC控制可以減輕工人的勞動強度，提高抓鬥橋式起重機的工作性能。

因此，PLC在該方面的應用具有重要的實用意義和推廣價值。

1.3本設計的主要內容
1)電氣控制系統的設計方法
2)繼電接觸器控制系統設計的一般要求
3)橋式起重機電路的設計
4)橋式起重機控制電路的工作原理
5)橋式起重機電路控制器件的選擇
6)橋式起重機電路的檢修。