基于PLC桥式起重机控制系统
基于PLC、变频器的桥式起重机控制系统的设计
桥式起重机俗称行车，是工矿企业应用非常广泛的起重机械。
传统的桥式起重机为了提高起动转矩，采用绕线式异步电动机拖动，通过鼓形凸轮控制器的操作来改变其转子所串电阻调速。
随着新技术和控制设备的发展，现在人们普遍采用变频器作为变频调速电源，用笼形异步电动机取代原来的绕线异步电动机，用PLC作为控制装置进行无触点控制。
从而改善了调速性能，增加了系统的可靠性。
本文通过一个实例分析变频器和PLC在系统中的具体应用。
1、桥式起重机拖动系统1.1 桥式起重机的运行机构1）大车拖动系统拖动整台起重机顺着车间方向左右移动（以司机的坐向为参考）2）小车拖动系统拖动吊钩及重物顺着桥架作前后运动。
3）吊钩拖动系统拖动重物作吊起或放下的上下运动。
大型起重机（超过10t）有两个起升机构:主起升机构（主钩）和副起升机构（副钩）。
通常主钩与副钩不能同时起吊重物。
1.2 负荷特点桥式起重机的拖动系统负载都属于恒转矩性质，且其起升机构为位能性负载，当起升机构起吊重物下降或者快速减速运行时，电动机处于再生发电制动状态。
需要将电能通过反馈装置反送给电网或消耗在制动电阻上，以防直流处的泵升电压影响制动效果。
1.3 控制要求1）起升机构要求起动转矩大，起动运行平稳。
能够实现正反转运行且要有超载、限位、限流等多种保护。
2）起升机构在启停过程中易出现“溜钩”问题。
由于制动器从抱紧到松开，以及从松开到抱紧的动作过程需要时间（约0.65），而电动机转矩的产生或消失，是在通电或断电瞬间就立刻反应的。
因此，制动器和电动机在动作的配合上极易出现问题。
如电动机已经通电，而制动器尚未松开，将导致电动机的严重过载;反之，如电动机已经断电，而制动器尚未抱紧，则重物必将下滑，即出现溜钩现象。
因此要有相应的防止措施。
起升机构中要有机械制动器。
起重用变频器具有零速全转矩功能（又称零伺服功能，即零速时电动机仍能输出150%的额定转矩，使重物停在空中），但是若重物停在空中时出现电源瞬间停电等情况，就会有重物下滑的危险。
PLC和变频器桥式起重机控制系统设计毕业设计
PLC和变频器桥式起重机控制系统设计毕业设计毕业设计题目：PLC和变频器桥式起重机控制系统设计摘要：本文以桥式起重机为研究对象，通过PLC和变频器控制系统设计，实现对桥式起重机的自动化控制。
首先，对桥式起重机的工作原理和结构进行了详细介绍；然后，分析了PLC和变频器在桥式起重机控制系统中的优势和应用；最后，进行了PLC和变频器桥式起重机控制系统设计。
关键词：桥式起重机；PLC；变频器；控制系统；自动化一、引言桥式起重机是一种非常常见的起重设备，广泛应用于工厂、码头、港口等场所。
它具有运载能力强、工作灵活、结构稳定等特点。
目前，为了提高桥式起重机的操作效率和安全性，许多企业将自动化控制引入到桥式起重机中。
二、桥式起重机的工作原理和结构桥式起重机一般由桥架、行车和起重机构等组成。
工作时，起重机电机通过驱动机构提供动力。
起重机构由卷筒、悬挂系统和钩组成。
具体工作原理和结构可参考相关教材。
三、PLC和变频器在桥式起重机控制系统中的应用PLC和变频器作为现代自动化控制的重要组成部分，广泛应用于桥式起重机控制系统中。
PLC主要负责控制逻辑的实现，如控制起升、小车前后移动、大车左右移动等操作；变频器则用于控制电机的转速，实现对起重机各部分的精确控制和调速。
四、PLC和变频器桥式起重机控制系统设计1.系统硬件设计根据桥式起重机的实际需求和控制要求，选择合适的PLC和变频器设备，并搭建起相应的控制系统硬件平台。
2.系统软件设计利用PLC编程软件进行控制逻辑的设计和实现，包括起升、小车前后移动、大车左右移动等操作的代码编写。
同时，利用变频器的调试软件，设置合适的参数，实现电机的精确调速。
3.系统测试和调试将设计好的控制系统连接到实际的桥式起重机上，进行系统的测试和调试。
通过不断调整参数，检查系统运行状态，确保系统性能满足要求。
五、总结通过本文的研究，我们成功设计出了基于PLC和变频器的桥式起重机控制系统。
该控制系统具有自动化程度高、操作灵活、性能稳定等优点，可以提高桥式起重机的工作效率和安全性。
基于PLC的桥式起重机电气控制系统设计 唐跃顺
基于PLC的桥式起重机电气控制系统设计唐跃顺摘要：随着科学技术水平的不断提高，桥式起重机被广泛地应用于国民经济的各个领域之中，其主要的用途是物料搬运、装卸。
桥式起重机不仅有利于减轻或代替人们的体力劳动，更有利于提高劳动率。
近年来，随着实际作业复杂程度的加大，对桥式起重机的电气控制难度也越来越大，而PLC被广泛地应用其中，并起到了良好的控制效果。
基于此，本文从对PLC变频调速的简述出发，对基于PLC的桥式起重机电气控制总体设计以及控制系统设计进行了研究。
关键词：PLC；桥式起重机；电气控制系统设计引言桥式起重机主要是依靠按照起升机构与在同一平面内的两个互相垂直的移动，不仅可以在场地上作业，还可以应用于上空作业，是工矿企业广泛使用的一种起重运输机械。
它具有承载能力大、工作可靠性高、制造工艺相对简单等优点。
但在实际使用中，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，控制方式为“继电-接触器”控制，采用这种控制方式的起重机机械特性软，负载变化时转速也变化，调速不理想，所串电阻长期发热，电能浪费大，效率低；继电-接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高，控制柜体积大；桥式起重机工作环境差，工作任务重时，电动机以及所串电阻烧损和断裂故障时有发生。
要从根本上解决这些问题，只有彻底改变起重机传统的电气控制方式。
近年来，随着计算机技术的迅猛发展，同时也带动了电气传动和自动控制领域的发展。
其中，具有代表性的交流变频调速装置和可编程控制器获得了广泛的应用，基于PLC在桥式起重机电气控制系统中的应用提供了有利条件。
1对PLC变频调速的简述PLC作为一种在数字运算的基础上进行操作的工程电子系统，已经在各类自动控制系统当中被大范围的使用，有助于对机械设备的运转状态进行控制。
其中心部分为一个能够进行编写程序的储存器，之后工作人员将数字输入、模拟输入、定时、控制流程、逻辑运算等一系列程序和指令在编写好之后储存在中心储存器当中、利用I/O设备或者相关接口进行输出，从而在各类机械设备运转和展开生产的过程当中实施控制。
基于PLC、变频器的桥式起重机控制系统设计要求X
基于PLC、变频器的桥式起重机控制系统设计要求一、桥式起重机的简述桥式起重机（又叫天车）是是一种用来起吊、放下和搬运重物，并使重物在一定距离内水平移动的起重、搬运设备，是目前工矿企业中应用十分广泛的一种起重搬运吊装设备。
桥式起重机一般分为3-4个基本机构：用于提升重物的起升机构（起升机构分为主起升和副起升结构）、用于移动重物的纵向移动机构（即桥式起重机的小车运行机构）和用于移动重物的横向移动机构（即起重机的大车运行机构）。
桥式起重机的基本结构如图1所示。
图1.1 通用桥式起重机的结构图1）桥架桥架是桥式起重机的基本构件，它由下列部件构成：主梁：用于铺设供小车运行的钢轨。
端梁：在主梁的两侧，用于和主梁连接并承受全部载荷。
走道：在主梁外侧，为安装和检修大小车运行机构而设。
主梁横跨在车间中间，主梁两端有端梁，组成箱式桥架。
两侧设有走道，一侧安装大车移行机构的传动装置，使桥架可在沿车间长度铺设的轨道上移动。
另一侧安装小车所有的电气设备。
主梁上铺有小车移动的轨道，小车可以前后移动。
2）大车运行机构用于拖动整台起重机顺着车间作“横向”运动（以驾驶室的坐向为准），由大车电动机、制动器、传动轴、万向联轴节、车轮等部分组成。
3）小车运行机构小车俗称跑车，用于拖动吊钩及重物顺着桥架作“纵向”运动，主要由小车电动机、制动器、减速装置等部分组成。
它的传动系统如图4-5所示。
小车移动机构由小车电动机6经立式减速箱7拖动小车前后移动，两端装有缓冲装置和限位保护开关。
4）起升机构用于拖动重物作上升或下降运动，由吊钩电动机、减速装置、卷筒和制动器等部分组成。
由提升电动机1经卧式减速箱2拖动卷筒3旋转，通过钢丝绳5使重物上升或下降大型起重机（超过10t）装有两个起升机构：起升机构（主钩）和副起升机构（副钩）。
10t及以下的桥式起重机，通常只装有一套提升机构--主钩；通常主钩与副钩不能同时起吊重物。
桥式起重机的起升机构是通过控制三相异步电动机的正反转，经过联轴器和减速器带动绕有钢丝绳的卷筒，使吊钩升或降。
基于PLC控制的变频调速在桥式起重机中的应用
基于 Ｐ Ｌ Ｃ控制的变频调速在桥式起重机中的应用
文／ 解太林
环保 节能理念 ，节 能电力 。 将 Ｐ Ｌ Ｃ可 编程 控 制 器运 用 于 桥 式起 重机 运 行过 程 的变频 调速 当 中，将 能够使 机 器进 行 变频调 速 ， 促 使 起 重 机 可 以 发 回 更 大 的 作 用 。施 工人 员可 以 利用 Ｐ Ｌ Ｃ系 统 针 对 起 重 机 的 运 行 数 据 和 实 时 状 况 开展 监 测，最 大限度 额 发挥 桥 式起 重 机 的工程 效 率，促 进桥 式起 重机 在 Ｐ Ｌ Ｃ系统 的辅 助 下 开 展 工 程 ，也使 Ｐ Ｌ Ｃ变 频调 速 获得 发 展 。本 文将 简单 描述 Ｐ Ｌ Ｃ变 频 技 术 的 实 时 状 况 ， 利 用 桥 式起 重 机 的工程 现状 研 究，分 析 和探讨 在 桥 式起 重机 工作 过程 中 Ｐ Ｌ Ｃ变 频调速 的实际运 用情况。 １ ． ２ ． ２促进 工效的提高
握 ，同时也能够满 足各种 复杂情 况下的控制 功 水平和工作效率的提高。 能 ，而且 因为使用 软件 替代了继电器，很大程 Ｉ ． ３ ． ２达成远程监管和控制
体环境 中工作 的时候保 证起重机 的安全。 ２ ． ３在桥式起重机上对 变频调速控制 系统 的设
计
度的减少 了触 点接触 ，也直接 的提升了系统 内
制起重机的运行数据和状况 ，通过使用调速控
这 一类 型 的起重 机主 要是 运用 在容 易有
利用 Ｉ ／ Ｏ设备或者相 关接 口进行输 出，从而在 制系统触摸屏控制面板 ，完成远程监视桥式起 爆 炸性气 体的特 殊环 境中，其本体组成也是 与 各类机械设备运转和展开生产 的过程 当中实施 重机的运行和工作。而通过针对工作生产过程 普通型 的起重机 大致 类似。但是可 以在机械设 控制 。Ｐ Ｌ Ｃ可编程控制器本身具备繁多的编程 中的桥式起重机进行控制和监管 ，将能够大大 备 的各 部分例 如金属、 电气、 电机等各种接触 原件 以及使用梯形 图，因此较 为容易上手和掌 的增强桥式起重机的工作 的可靠度 ，促进工作 面 专门定制防爆模式措施， 以在特殊爆炸性 气
基于PLC桥式起重机控制系统
题目：基于PLC桥式起重机控制系统基于PLC桥式起重机控制摘要本文研讨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。
阐述了交流桥式起重机在实际中的应用以及PLC在改造方案中的确定，亦涉及在改造过程中设备的选型。
本文以西门子S7-200系列PLC为例，讲述了PLC在交流桥式起重机改造中的的控制方案。
与传统控制方案相比，采用PLC控制的桥式起重机可以简化繁重的设备，使控制更加安全可靠。
从经济效益与环境效益的角度分析，本设计虽然前期投入一部分资金用于购买PLC及变频器等设备，但是长期运行后的维修成本远低于原系统，并且节能可达30%左右。
设计中变频器通过PLC进行无触点控制，使设备运行更加准确，并且减轻了人员的劳动强度，提高了工作效率。
关键词桥式起重机变频器 PLC 控制系统ABSTRACTThis text discussion the improved design of bridge crane control system based on PLC and frequency converter. Introduced the application of Bridge crane, the application of PLC in reconstructive transform and choosing the device. The text takes Siemens S7-200 PLC series as an example, introduced the control project of Bridge crane system. Compared with traditional control scheme，PLC-based Bridge Crane can Simplify the heavy equipment，and make control more safety and reliable.Analysis from economic benefits and environmental benefits,The maintenance cost is far below original system after long-term operation，and Saves about 30% of energy，beside a fond musts put into buying PLC and inverter and other equipment . In this design, Inverter non-contact programmable controller controls the equipment to run more accurate, as well as reduced labor strength, increased efficiency.Key words:bridge crane; frequency converter; PLC; control system目录第一章绪论 (1)1.1 桥式起重机的简介 (1)1.2 主要研究内容及意义 (1)第二章控制方案设计 (4)2.1系统组成 (4)2.2 大车控制系统的设计 (4)第三章系统硬件设置 (6)3.1变频调速 (7)3.1.1变频调速的基本原理 (7)3.1.2变频器的选用 (9)3.2电动机的选择 (12)3.3 常用辅助器件的选择 (14)3.4 可编程控制器 (17)3.4.1 PLC的概述 (17)3.4.2 PLC的选型——SIEMENS S7-200 (18)3.4.3 I/O端口分配 (20)3.4.4 PLC系统接线方式 (21)第四章系统软件设计 (23)4.1 主程序 (24)4.2 公用程序 (25)4.3 大车控制程序 (27)4.4 其他子程序设计 (29)第五章设计总结 (30)参考文献 (32)附录 (33)致谢 (41)第一章绪论1.1 桥式起重机的简介桥式起重机广泛应用在室内厂房、仓库、室外码头、储料场等，是很重要的起吊、搬运设备，为此要求其具有高效、灵活并且安全可靠。
桥式起重机的PLC控
(1) PLC的构成 1) 中央处理器（CPU） 2）存储器 3）基本I／O接口电路 4）接口电路 5) 电源 PLC的特点 (1) 可靠性高 (2) 控制功能强 (3) 通用性好 (4) 操作方便 (5) 网络功能
PLC的工作原理
PLC的工作原理与计算机的工作原理基本一致。它采用循环扫描工作方式，
应用与发展
目前PLC已广泛应用于钢铁、石油化工、电力、交通运输、汽车、机械制造、环保与污水 处理、食品加工等领域。 我国使用较多的PLC产品有德国西门子的S7系列、日本立石公司的C系列、三菱公司的ＦＸ 系列、美国公司的GE系列等。 从可编程控制器的发展来看，有小型化和大型化两个趋势 。
PLC的组成
硬第 件四 设章 计 基 于 桥 式 起 重 机 PLC 控 制 系 统 的
软第 件五 设章 计基 于 桥 式 起 重 机 PLC 控 制 系 统 的
第1章 绪论
前言
桥式起重机是桥梁式起重机的一种，依靠升降机构和水平运动机构在两个互 相垂直的方向运动，能在矩阵场地上完成操作。随着电力电子技术、微电子技 术及现代控制理论的发展，控制从分立组成模拟量控制发展到数字量控制，运 用可编程控制器和变频器对电动机进行变频调速成为可行。 我国起重机的雏形是古代灌溉农田用的桔，现代我国起重机最早是通过学习 和仿造前苏联的技术制造出来的，目前各行业中使用的桥式起重机数不胜数， 普遍采用小型PLC控制和调压调速，基本上没有智能化产品。
甘肃机电职业技术学院 毕业设计
课题名称：桥式起重机的PLC控制系统设计
系
别： 电气工程系 专 业： 电气自动化技术 班 级： G103402 姓 名： 姚海军 指导教师： 汪存义 日 期： 2013年6月6日
基于PLC的桥式起重机控制系统的设计
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１ 控 制 系统 原 理
该 控制 系统应 由工业 触摸屏 ．Ｌ 、变频器 、 ＰＣ 继 电器 、 各主令控制器 、 开关 、 按钮 、 指示灯 、 压器 及 变 各部 位限位开关等组成 采用 变频器驱动大 车、 小 车、 主钩和副钩电机 ， 实现 大车正向限位运动 ， 向 反 限位运动 ． 以及 正反方 向的调速 运动 ， 配置相 应 并 的制 动单元 ， 实现制能耗消耗 ， 保护电器元件 。起重 机驾 室操 作 工通 过 凸轮 控制 ． 通过 Ｅ ２ ０ 远 程 Ｔ０Ｍ Ｉ 向 Ｐ Ｃ发出起动 、 ／ Ｏ， Ｌ 停止 、 升 、 上 下降和快 慢等 指 令． 对应 的 Ｐ Ｃ调 用预先写 好的程序 指令 ． Ｌ 控制 变 频器 完成正反转和各种速度切换等 变频器采用直 接Ｉ ／ Ｏ控制 ． Ｐ Ｃ输 出 Ｉ 由 Ｌ ／ Ｏ信号 ． 过继 电器隔离 通 直接对 变频器发送操作命令 系统原理 图如图 ｌ 所
科技信息
。机械与电子０
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ ＹＩＦ Ｒ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ ＯＧ Ｏ ＭＡＴＯ Ｎ ＩＮ
２１ 系统的设计 Ｌ
张 雁
（ ｌ 电职 业技 术学 院 四川 Ｉ ｌ ￣Ｊ 机
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【 要】 摘 电气传动 系统 中广泛采 用可编程序控制器 ， 传动 系统的性 能发 生了质的 变化。本 文结合 Ｐ Ｃ 交流 变频调速技术详细介 绍 使得 Ｌ 和 了其在桥式起重机上的应用 ． 以及 Ｐ Ｃ控制的桥式起 重机 变频调速 系统的硬件构成和 系统软件 的实现 。对 于相似情 况的控 制系统， Ｌ 可提供 一 定的借鉴和参考。 【 关键词 】 电气传动 系统 ；Ｌ ； Ｐ Ｃ 起重机 ； 变频调速
基于PLC和变频器的桥式起重机电气控制系统改造
题。
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３ ） 起升机构中要有机械制动器。
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２ Ｐ Ｌ Ｃ和 变 频 器 系统 硬 件 构 成
２ ． １ 系 统 框 图
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【 关键词 】 桥 式起 重机 ； Ｐ Ｌ Ｃ ； 变频器 ； 电气控制 ； 改造 ０ 前 言
指令 ． 使 电动机工作 。 ２ ． ２ ． ２ 变频器 变频器为 电动机提供可变频率的 电源 ． 实现电动机的调速。 桥式起重机 的平移机构对拖动系统的性能要求不高 ． 选用 ｖ 控 制方式 的通用变频器 即可满足要求 主钩起升机构要求有较高的起 动转矩 和调速 性能。 选用 带速度 反 馈 的矢量控制型变频器。这种变频器具有零速全转矩功能 。 保证 了吊 钩 由运行状态 降为零速时 ． 电动机 能够使重物在空 中暂时停住 ． 直到 电磁制动器将电动机轴抱住 为止 ． 从 而防止 了溜钩 。
图 ２ 小车控 制系统 图
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Ｐ Ｌ Ｃ控制 的桥式起重机变频调速系统框 图如 图 ｌ 所示 桥 式起重机大车 、 小 车、 主钩 、 副 钩电动机都需 独立运行 ， 由各 自 ３ ． ２ Ｐ Ｌ Ｃ 输 入输 出分配 和程序设计 的Ｐ Ｌ Ｃ控制 ； 大车 为两 台电动机 同时拖动 。 所 以整个 系统有 ５ 台 电动 Ｐ Ｌ Ｃ程序梯形 如图 ３ 所示 。输入输 出端子分配见图 ２ 所示 。 机， ４台变频器传动 ， 并 由 ４台 Ｐ Ｌ Ｃ分别加以控制。 大车 、 小车 、 副钩都 运行在电动状态 ． 控制过 程基 本相似 ． 变频器 与 Ｐ Ｌ Ｃ之 间控制关 系在 硬件组成以及软件 的实现 基本相 同。而主钩 电动机 运行状态 处于 电 动、 倒 拉反接或再生制动状态 ， 变频器与 Ｐ Ｌ Ｃ之间控制关系在硬件 组 成 以及软件 的实 现方 面。 与其它三个部分有所 区别 。
基于变频器和PLC的桥式起重机控制系统设计
摘要（200字左右）本文是基于变频器和PLC的桥式起重机控制系统，由运行机构、起重机构和活叉机构组成。
起升和运行部分由变频调速控制，大车、小车的进退和货叉的升和降由相应的限位开关进行定位，由PLC程序进行整机控制。
首先分析和制定了生产线的整体设计思想和方案，并借鉴其他行业的自动控制技术确保该生产线系统具有自动控制的能力。
采用西门子PLC S7-200进行自动化控制生产线，在综合分析和考虑硬软件的设计部分，给出了系统硬件的连接图，PLC的I/O借口的引脚分配表及整体程序流程图等。
在该系统的控制部分中，实现了高可靠性，高性能，高稳定性，编程简单，易于实现，并且采用了广泛应用与工业生产中的PLC。
通过详细分析输送设备保护控制电动机原理图、程序框图、PLC系统外部连接图。
分析了整个高度自动化的输送系统的目标及功能，让高度制动化的输送系统的结构清晰、层次分明，并且具有非常强的实用性。
关键词：PLC，变频器，变频调速，自动控制ABSTRACTThis article is based on frequency converter and PLC of the bridge crane control system, the running mechanism, hoisting mechanism and live fork. Lifting and running parts controlled by frequency control of motor speed, in a cart, trolley and pallet fork the rise and fall of the corresponding position limit switch, the machine by PLC program control.First analysis and made the overall design idea and scheme of production line, and draw lessons from other industries in the automatic control technology to ensure that the system has the ability of automatic control of the production line. Siemens PLC S7-200 is adopted to improve the automation production line, in the hardware software design part of the comprehensive analysis and consideration, gives the system hardware connection diagram, PLC I/O excuse pinout chart and program flow chart, etc. In the control part of the system to achieve the high reliability, high performance, high stability, simple programming and easy to implement, and adopted PLC is widely used in industrial production. Through detailed analysis of transportation equipment protection principle diagram, program block diagram, PLC control motor system externalconnection diagram. Analyzed the goal and function of the highly automated conveying system, make highly brake transmission system structure is clear, distinct, and has very strong practicability.Key words: PLC, frequency converter, frequency control, automatic control目录1 前言 (1)1.1 PLC简介 (1)1.2变频器简介 (1)2 搬运车简介 (2)2.1起重机的原理 (2)2.2生产线起重机简介 (3)2.3设计思想 (5)3变频器调速控制 (9)3.1变频器概念 (9)3.2变频器工作原理 (9)3.2.1主电路 (9)3.2.2控制电路 (10)3.3变频器的调速原理 (10)4 PLC控制系统设计 (14)4.1.1PLC概述 (14)4.1.2PLC工作原理 (15)4.2PLC输入输出连接图 (16)5.2PLC梯形图 (19)5.3系统抗干扰措施 (24)6结论 (24)参考文献 (25)致谢 (26)1 前言基于变频器和PLC的桥式起重机在很多工业生产中广泛应用。
基于PLC的桥式起重机电气控制系统设计
整 机工 作 级 别 起升速度（ ｍ／ ｍｉ ｎ ） 大车运行速度（ ｍ／ ｍｉ ｎ ） 小车运行速度（ ｍ／ ａｉ ｒ ｎ ）
Ａ５ １ ３ ． ３ ６ ５ ． ９ ７ ３ Ｏ ． ８ １
变 幅机构 与升 降机 构相 同的是 均采用 伺 服电机 与 变 频器 的配合 形成 闭环 控制 ， 并安 装有 限位开关 ， 防止 电机 的超速 和过 热运行 。与 升降 机构不 同 的是 变 幅机 构 通常 只装有 １台用于 反馈抱 闸信 号 的制动器 。 旋 转机构 由电机控 制 ， 进行 ３ ６ ０ 。 旋 转 作 业 。旋 转 机 构通 常采用 脚踏 式 的液压 制动器 和手 轮式 的锁 紧装
第 ２期 （ 总第 ２ ０ １ 期）
２ ０ １ ７年 ４月
机 械 工 程 与 自 动 化 ＭＥ ＣＨ ＡＮＩ ＣＡＬ Ｅ ＮＧＩ ＮＥ ＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭ ＡＴ１ ０Ｎ
Ｎｏ． ２
Ａ ｐｒ ．
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ６ ４ １ ３ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ － ０ １ ６ ４ — ０ ２
表 ห้องสมุดไป่ตู้ ３ ２ ｔ ／ ２ ２ ． ５ ｉ Ｔ Ｉ 通 用 桥 式 起 重 机 的 主 要 设 计 参 数
起重量（ ｔ ） 跨度 （ Ｉ Ｔ Ｉ ） 起 升高 度 （ ｍ） ３ ２ ２ ２ ． ５ ９
桥 式起 重机作 为物 料 搬运 、 装 卸 或用 于 安 装 的 机 械设备 ， 可 以减 轻或 代替人 们 的体力 劳动 ， 提高 劳动 生 产率， 因 而 被 广 泛 地 应 用 于 国 民经 济 的 各 个 领 域 之 中［ 。 近年来 ， 随着实 际作业 复 杂程度 的加 大 ， 对 桥式 起 重机 的 电气控 制难 度也越 来越 大 ， 而 Ｐ Ｌ Ｃ被 广 泛地 应 用其 中 ， 并 起到 了 良好 的控 制 效果 。李 秀忠 用 Ｐ Ｌ Ｃ改 造 了门座 式起 重机 的继 电器 控 制 电路 ， 提 高 了设 备 利 用率 ］ 。朱学 军利 用 Ｐ Ｌ Ｃ的 通 讯 功 能进 行 电气 并 车 控制 ， 为 并 车 吊 运 精 度 及 安 全 可 靠 性 研 究 提 供 了 借 鉴口 ］ 。本 文将基 于 Ｐ Ｌ Ｃ控 制 技术 研 发 一 套 适 用 于 桥 式起 重机 的 电气控 制方 法 。 １ 桥式起 重 机控 制 系统总体 设计 桥式 起重 机 的机 械 系 统 依 据 实 际作 业 需 要 而 设 计， 且具体 结 构复杂 ， 自重较 大 ， 从 而 对 机 械 系统 的调 整 难度极 大 。因此 ， 对桥 式起 重机 的控 制 ， 通 常侧 重于 电气系 统 ， 利 用硬 件 的正确选 型 和软件 的合 理编 程 ， 实 现 对起重 机 的有序 、 安 全控制 。 本文以 ３ ２ ｔ ／ ２ ２ ． ５ １ Ｔ Ｉ 通 用桥 式起 重机 的相 关参 数 和 工作 流程 为依据 ， 详 细介 绍 具 体 的控 制 系统 。３ ２ ｔ ／ ２ ２ ． ５ ｍ 通用桥 式起 重机 的 主要设计 参数 如表 １ 所示 。
基于PLC控制的桥式起重机电气设计
基于PLC控制的桥式起重机电气设计摘要：桥式起重机是工业建设当中经常应用的设备类型，电气设计是其核心。
在本文中，将就基于PLC控制的桥式起重机电气设计进行一定的研究。
关键词：PLC控制；桥式起重机；电气设计；1 引言在企业生产中，桥式起重机是经常应用的生产工具。
在其传统控制系统中，具有较高的故障率且接线较为复杂，在实际维护当中存在较大的困难。
对此，就需要能够以PLC方式的应用实现其电气系统的重新设计，在提升其智能化水平的基础上提升生产效率。
2桥式起重机概述在起重机电气控制系统中，其由两台PLC组成的网络作为控制核心，即其中一台为主站，另一台为从站。
系统通过变频器的应用实现大车、电动机、主钩以及小车的驱动，并通过相应制动单元的配置实现制动能耗消耗以及电气元件的保护。
为了能够获得更高的定位精度，则在不同机构电机轴上安装增量光电编码器作为反馈，以此将信号实现向变频器的反馈，由变频器实现力矩同速度间的控制。
而在两台起重机电机变频调速系统、起升电机变频调速系统以及小车电机变频调速系统间都具有并车控制电路以及同步控制电路的设置，在实际工作中，可以根据自身需求在其中一台起重机司机室中操作，而另一台起重机则将以较高精度的同主控设备保持位置以及速度方面的同步，以此对多吊点起吊的可靠、安全进行实现。
在系统中，通过PLC技术的应用实现不同部件之间的联系，驾驶室方面，在通过主令实现控制的基础上向PLC发出上升、下降、并车以及启动指令，而对应PLC则会将之前写好的程序指令进行调用，以此变频器速度切换以及正反转各项操作的控制。
3 系统特点3.1 PLC控制系统同传统接触器线路相比，通过PLC技术的应用，则能够在简化线路的基础上减少故障点数量。
通过PLC通信技术的应用，则能够对多台起重机的同步、集中控制进行实现，且能够对单台起重机的工作实现。
如果根据工作需求需要并车，主站PLC则将向从站PLC发出命令，使两台车并车同步工作。
基于PLC控制的桥式起重机电气设计
基于PLC控制的桥式起重机电气设计[摘要]本文介绍一种采用PLC控制的起重机电控系统，该系统采SIMENS S7-200型PLC实现起重机的安全保护及各机构的正常运转，其控制线路简单，安全可靠，通过人机界面（HMI）进行故障显示，智能化程度较高。
[关键词]PLC；起重机控制系统；HMI；智能化1.引言桥式起重机是生产企业广泛应用的生产工具之一，传统的电气控制系统接线复杂，故障率高，难以维护。
本文结合生产实际，介绍一种采用SIMENS S7-200型PLC控制的起重机电控系统，其控制线路简单，安全可靠，智能化程度较高，能够有效地提高生产效率。
2.总体设计方案一个完整的基于PLC控制的桥式起重机电气系统，主要由六大模块组成，分别为：（1）配电保护模块；（2）主起升机构模块；（3）副起升机构模块；（4）大车运行机构模块：（5）小车运行机构模块；（6）PLC控制模块。
通过联动台上的主令控制器、按钮等手动控制装置，把信号传递给PLC的输入模块，CPU内的程序对这些信号进行处理，再由输出模块输出控制信号控制中间继电器、指示灯、报警器、显示装置等。
中间继电器带动大的接触器，进一步控制起重机各机构电机的启动、停止及运行。
各种保护信号如限位开关、过流继电器、门开关、超载限制器等也将信号反馈到PLC的输入模块，起到安全保护的作用。
系统总图见图1。
2.1控制系统安全保护（1）安全门开关联锁保护：在门开关没关的情况下，总接触器不能吸合，在总接触器吸合的情况下，打开门开关，总接触器断开。
（2）超载保护：当起重量达到额定起重量的95％时，开始报警，达到额定起重量的105％，报警并输出停止信号，此时，起升机构只能下降，不能上升。
（3）断相、相序保护：通过断相相序保护器来实现。
（4）各机构限位保护：包括主副起升、下降限位；大车左行、右行限位；小车前行、后行限位，到达限位时，切断对应方向电源，此时，该机构只能向相反方向运行。
（5）设置急停开关，在出现紧急事故的情况下，切断总电源。
基于PLC与变频器的桥式起重机控制系统设计
Abstract
Bridge crane is a typical handling materials, widely used to production, thus it is very vital to improve the efficiency of bridge cranes and ensure the safetyand reliability of the operation and reduce the cost of handling material.Aiming at bridge crane used to convey, it is studied.Due towork environmentof thecrane complex,Homework loadlyand frequent,mechanical vibration shock serious, and the traditional bridge crane control system is mainlycontrolledby electric relay, using the method of communication winding resistance to start and speed. But the shortcomings in it are poor reliability, complex operation, high failure, wasteful energy and low efficiency. Thus resrarch aiming at bridge crane control system has a verysignificance.Aiming atsolving the problems of above-mentioned, PLC and frequency converter are applied to bridge crane, realizingcrane motor speed regulation,meetingto save energy and to adapt to the needs of production,having reduced energy, mechanical properties, etc.
基于PLC模糊控制的桥式起重机变频调速系统的研究的开题报告
基于PLC模糊控制的桥式起重机变频调速系统的研究的开题报告1.研究背景桥式起重机是一种广泛应用于工矿企业的大型起重设备，其主要功能是在工业生产中进行重物货物的搬运和装卸。
传统桥式起重机采用交流调速式变速器进行速度控制，但该系统存在速度响应快、动态性能差、控制精度低等问题，使得机器的性能指标无法满足现代工业中的要求。
因此，本研究旨在通过采用PLC模糊控制技术，对桥式起重机的调速系统进行优化，提高其动态性能和控制精度，从而提高其工作效率和经济效益。
2.研究内容（1）对PLC程序设计进行研究，掌握各种PLC编程语言的基本知识，研究PLC控制系统的组成和工作原理；（2）对变频调速系统进行研究，了解其工作原理和控制策略，设计桥式起重机变频调速系统的控制算法；（3）建立数学模型，设计变频器控制回路，实现控制算法在PLC中的编程；（4）通过仿真软件进行仿真实验，分析桥式起重机变频调速系统的动态性能和控制精度，并分析控制算法的优缺点；（5）通过实际测试验证仿真结果，改进控制算法，实现桥式起重机变频调速系统的性能优化。
3.研究意义本研究可推动工业自动化领域的发展，提高桥式起重机的控制精度和工作效率，减少安全事故的发生。
同时，采用PLC模糊控制技术可以提高控制算法的可靠性和适应性，使得机器运行状态能够更好地适应复杂的工业环境，具有广泛的应用前景和市场价值。
4.研究方法本研究采用理论研究与实验验证相结合的方法，首先进行文献资料收集和PLC模糊控制技术的学习，确定桥式起重机变频调速控制算法的设计方案；然后通过建立数学模型，对控制算法进行仿真实验，分析控制算法在动态性能、控制精度等方面的表现；最后进行实际测试验证仿真结果，优化控制算法并评估其性能。
5.预期结果本研究预期能够设计出一种基于PLC模糊控制的桥式起重机变频调速系统，实现升降和移动机构的精确控制，优化系统动态性能和控制精度，提高机器工作效率和安全性。
同时，本研究可以为PLC模糊控制在工业自动化领域的应用提供一定的技术支持和经验参考。
基于PLC控制的桥式起重机电路设计2
基于PLC控制的桥式起重机电路设计第二炮兵工程学院王卫辉何润生戴民强1总体方案通过控制台或控制手柄上的按钮、开关等手动控制装置,输入信号给PLC的输入模块,信号经CP U模块,按照梯形图软件或者高级语言的指令进行处理,再由输出模块输出信号控制接触器、指示灯、报警器、显示装置等的工作。
接触器的状态变化,进一步控制起重机主电路电机的启动,停止和正反转等动作。
限位开关、过流继电器和超载限动器等也将反馈信号输入PLC,起到安全保护作用。
系统总图见图1。
图1系统总图2控制系统要求及信号确定211安全要求[1]通过控制手柄或控制台给PLC输入信号,可完成桥式起重机(以下简称桥机)各部分的动作,包括:(1)主副钩起升、下降,小车前进、后退,大车左行、右行。
而且同一执行装置的高低速必须互锁,同一动作2个运动方向也必须互锁;(2)设置电铃或报警装置,在出现故障时,可进行报警。
在起重机动作之前应该报警,电铃未响之前,起重机无动作;(3)设置各种限位开关,包括主起升限位、副起升限位、小车前进限位、小车后退限位、大车左行限位、大车右行限位等开关,在到位时切断相应控制电源;(4)设置起重量超载限制器,当起重量超过系统设定值时,自动报警并断开电路;(5)设置紧急断电开关,在必要时迅速切断总电源。
紧急断电开关的结构形式,应该是不能自动复位的;(6)设置通道口联锁保护电路,在门栏打开时,电路不能被接通,而且在电路被接通的情况下,门栏打开可切断控制电路;(7)设置过电流保护,当电动机的通过电流较大时,其相应的过电流继电器工作,断开主电路,确保系统的安全;(8)设置零压保护,在电压过低或者为0的情况下,主电路自动断开,恢复供电时,经手动操作电路才可接通。
212控制信号确定通过对桥机主要执行机构及运动情况的了解以及主电路分析,初步确定的控制信号:主副钩升、降、高速和低速控制信号;小车和大车前、后、高速及低速控制信号;启动和停止开关;安全栏开关;主升限位、副升限位、小车前进限位、小车后退限位、大车左行限位、大车右行限位信号;过流继电器信号、超载限动信号、电铃信号。
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基于PLC桥式起重机控制摘要本文研讨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。
阐述了交流桥式起重机在实际中的应用以及PLC在改造方案中的确定，亦涉及在改造过程中设备的选型。
本文以西门子S7-200系列PLC为例，讲述了PLC在交流桥式起重机改造中的的控制方案。
与传统控制方案相比，采用PLC控制的桥式起重机可以简化繁重的设备，使控制更加安全可靠。
从经济效益与环境效益的角度分析，本设计虽然前期投入一部分资金用于购买PLC及变频器等设备，但是长期运行后的维修成本远低于原系统，并且节能可达30%左右。
设计中变频器通过PLC进行无触点控制，使设备运行更加准确，并且减轻了人员的劳动强度，提高了工作效率。
关键词桥式起重机变频器 PLC 控制系统ABSTRACTThis text discussion the improved design of bridge crane control system based on PLC and frequency converter. Introduced the application of Bridge crane, the application of PLC in reconstructive transform and choosing the device. The text takes Siemens S7-200 PLC series as an example, introduced the control project of Bridge crane system. Compared with traditional control scheme，PLC-based Bridge Crane can Simplify the heavy equipment，and make control more safety andreliable. Analysis from economic benefits and environmental benefits, The maintenance cost is far below original system after long-term operation，and Saves about 30% of energy，beside a fond musts put into buying PLC and inverter and other equipment . In this design, Inverter non-contact programmable controller controls the equipment to run more accurate, as well as reduced labor strength, increased efficiency.Key words:bridge crane; frequency converter; PLC; control system目录第一章绪论 (1)1.1 桥式起重机的简介 (1)1.2 主要研究内容及意义 (1)第二章控制方案设计 (4)2.1系统组成 (4)2.2 大车控制系统的设计 (4)第三章系统硬件设置 (6)3.1变频调速 (7)3.1.1变频调速的基本原理 (7)3.1.2变频器的选用 (9)3.2电动机的选择 (12)3.3 常用辅助器件的选择 (14)3.4 可编程控制器 (17)3.4.1 PLC的概述 (17)3.4.2 PLC的选型——SIEMENS S7-200 (18)3.4.3 I/O端口分配 (20)3.4.4 PLC系统接线方式 (21)第四章系统软件设计 (23)4.1 主程序 (24)4.2 公用程序 (25)4.3 大车控制程序 (27)4.4 其他子程序设计 (29)第五章设计总结 (30)参考文献 (32)附录 (33)致谢 (41)第一章绪论1.1 桥式起重机的简介桥式起重机广泛应用在室内厂房、仓库、室外码头、储料场等，是很重要的起吊、搬运设备，为此要求其具有高效、灵活并且安全可靠。
本课题研究的是电动双梁桥式起重机，它主要由桥架金属结构、桥架运行机构和电气控制设备部分组成。
大车运行机构、小车运行机构、主钩起升机构、副钩起升机构共同组成了桥架运行机构。
电气控制部分的设备主要集中在操作室内，用于操纵控制桥式起重机的运行。
其主要结构如图1.1所示图1.1 起重机结构图1.2 主要研究内容及意义桥式起重机作为物料吊运的起重设备在国民经济中有着十分重要的地位。
传统的桥式起重机控制系统都是采用继电器控制与转子回路串电阻来实现对桥式起重机的调速，这种控制冲击频繁，震荡剧烈，而且桥式起重机工作环境比较恶劣，又多是在重载下频繁启动、制动、正反转、变速等，这种控制对其设备及其生产效率都会有影响甚至会涉及到人身安全，所以继电器控制已经不是机械工业的主导了，有必要对其进行改进。
随着工业自动化的发展，PLC、变频器在工业设备改造中得到了广泛应用。
PLC具有可靠性高，抗干扰能力强，适应性强，应用灵活，编程方便，易于使用，控制系统设计、安装、调试、维修方便，维修工作量少等一系列的优点。
变频器的导入则可以提供频率可调的交流电源，从而控制电动机的转速来实现桥式起重机的多段速。
因此，“PLC+变频器”的控制方式在桥式起重机的改造中非常流行。
自PLC问世以来一直受到人们的关注，在不断的发展和改进中PLC已经在机械工业及其他行业中得到了广泛的应用，尤其在起重机中得到了很好的体现。
PLC作为整个系统的控制核心，采用变频器调速来控制电动机的转速，实现对传统继电器控制桥式起重机的改造。
为降低工作人员的劳动强度，采用三档位的主令控制器作为操作面板。
PLC作为整个控制系统的核心，它接受主令控制器发出的向前、向后、零位、调速等控制信号，限位器输入的限位信号，以及保护电路输入的保护信号，经PLC内部运算后分别发送给四台变频器。
变频器接受来自PLC的控制信号，控制电动机按照操作人员的操作运行。
主令控制器的开关与常用的启动、停止等按钮集中于控制舱内的操作面板上，供操作人员操作使用。
经改造的桥式起重机有以下优点：（1）桥式起重机的启动、制动、加速、减速等过程更加平稳快速，定位更加准确，减少了负载波动，安全性大幅提高。
（2）系统运行的开关器件实现了无触点化，具有半永久性的寿命。
（3）电动机启动电流限制得较小，减少了频繁启动所带来的热耗，使电机寿命延长。
（4）降低了对电网的冲击。
（5）节约能源，变频调速的启动、制动、加速、减速等过程中，电机运行电流小。
以本案来讲，节能可达30%左右同的电动机转动来移动的，大车的加、减速则依赖变频器的调速作用，当大车加（减）速时，增加（减小）变频器的输出频率就能达到加速的（减速）目的。
无休止的加减速会导致机构的脱离，考虑到这一点就必须配备限位装置。
起重机属于大型的机械设备，都应该设有过电流保护。
基于大车控制系统，小车，主副钩的控制系统和大车类似，在这里就不一一介绍了。
S7-200系列PLC功能强、速度快、具有模块化、具有极高的可靠性、极丰富的指令集、实时特性、良好的通信能力等。
它的强大功能使其无论是在独立运行中，或相连成网络都能实现复杂控制功能。
可以根据对象的不同，选用不同的型号和不同数量的模块。
并可以将这些模块安装在同一机架上。
(2) Siemens S7-200主要功能模块介绍1. CPU模块S7-200的CPU模块包括一个中央处理单元、电源以及数字I/0点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。
CPU负责执行程序，输入部分从现场设备中采集信号，输出部分则输出控制信号，驱动外部负载。
从CPU模块的功能来看，CPU模块为CPU222。
这里介绍CPU222。
CPU222它有8输入/6输出，I/0共计14点。
和CPU 221相比，它可以进行一定的模拟量控制和2个模块的扩展，因此是应用更广泛的全功能控制器。
2.I/0扩展模块当CPU的I/O点数不够用或需要进行特殊功能的控制时，就要进行I/0扩展，I/O扩展包括I/0点数的扩展和功能模块的扩展。
典型的数字量I/0扩展模块有:输入扩展模块EM221有两种:8点DC, 8点AC输入;输出扩展模块EM222有三种:8点DC晶体管输出，8点AC 输出、8点继电器输出。
输入/输出混合扩展模块EM2323有六种:分别为4点((8点、16点)DC输入/4点(8点、16点)DC输出、4点(8点、员的安全有了保障。
PLC中主令控制器的接入，能让操作人员简便易行的控制电动机的正反转，加减速等动作。
各电动机故障输入也接在PLC的输入口上，以便控制电动机的启停。
急停和复位按钮是出现紧急情况时的控制按钮。
限位开关是保证电动机在安全位置内的移动，过电流保护是防止由于过电流而引起的电动机过载。
在PLC输出端口，主要讲述了大小车以及主副钩的变频调速，电源指示灯是否正常运行和各电机的正反转，急停、复位等。
将I\O线接入控制桥式起重机的PLC端口上，再经过软件的编程就可以实现系统的控制了。
3.4.4 PLC系统接线方式PLC总接线图见附录二依照大车PLC及变频器的接线示意图为例来说明PLC的接线和工作过程如图3.5所示。
图中电动机的启动按钮、停车按钮，主令控制器的5个触点，以及系统安保用的各种限位设备都接在PLC的输入口上。
输出口上接的是许多小型继电器。
它们是用来控制变频器的输出相序及频率的，其中K1控制变频器的正向相序端，K2控制变频器的反向相序端，当K1及K2中其一接通时，变频器输出一定相序的电源，当二者都接通或都不接通时，变频器终止电源的输出，K6、K7连接的是变频器的急停及复位端子。
而K3、K4、K5所连接的X001、X002、X003为变频器的多段频率选择端，利用这三个端子的组合，可有七种速度可选择，具体的速度值可以通过变频器的功能码设定，本设计中只利用其中5档速度，X1、X2、X3的组合关系图3.5大车PLC及其变频器接线图电源输出开关Q0.0，并自保持。
这时整个电路将通电，公用程序完成初始化，等待操作人员按下大车、小车、主钩或副钩的启动按钮，启动相应子程序。
主程序梯形图设计如下：图4.2 主程序梯形图程序设计4.2 公用程序公用程序的设置可以充分利用PLC的I/O点，减少外部接线。
其程序主要是实现电动机的正反转、加减速。
编程的基本思路是用比较传送的方式，按下I1.0或I1.1时，使存储器VB100中的数在1～5间顺序变化，控制档位的变化实现调速。
当主令控制器处于零位，或输入到VB100中的数大于5或者小于0时，将使VB100置零。