橋式起重機的plc控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計說明書</b></p><p>　　橋式起重機的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　橋式起重機的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　摘 要：橋式起重機是一種專業(yè)起重設(shè)備，在工廠、碼頭和車站等場所廣泛的應(yīng)用；可編程控制器是一種專用于工業(yè)控制的計算機，在現(xiàn)代的工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮了極為重要的作用。設(shè)計采用

2、三菱PLC替代傳統(tǒng)的繼電接觸器作為橋式起重機的控制系統(tǒng)，有效的提高了橋式起重機的安全可靠性；設(shè)計又采用雙速變極調(diào)速方法代替了傳統(tǒng)的交流繞線轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法，設(shè)置低速和高速兩種速度選項，有效的提高了橋式起重機的靈活性和平穩(wěn)性。本設(shè)計合理利用三菱可編程控制器的軟件和硬件資源，按需分配可編程控制器的輸入/輸出接口地址，準確設(shè)計輸入/輸出接線圖，并編程PLC梯形圖和對應(yīng)的指令，在保證整個系統(tǒng)安全的前提下，可靠地實現(xiàn)了橋式起重機的上升下降、前進

3、后退、左行右行的功能。另外，本設(shè)計采用電磁抱閘制動器作為橋式起重機的制動裝置，可以有效的減少意外事故的發(fā)生，保護人身安全。可以預(yù)見的是，基于PLC控制系統(tǒng)的橋式起重機因為其良好的性能而將在未來得到更加廣泛的應(yīng)用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：可編程控制器；橋式起重機；雙速變極調(diào)速；梯形圖</p><p>　　The design of PLC control system in the

4、bridge crane</p><p>　　Abstract: The bridge crane is a professional lifting equipment, widely used in factories, docks , railway stations and other places ; Programmable controller is a dedicated industrial c

5、ontrol computer and it has had an extremely important effection in the modern industrial development. The design adopts Mitsubishi PLC replace the traditional relay contactor as the control system of bridge crane, effect

6、ively improve the safety and reliability of bridge crane; And this design uses control method o</p><p>　　Key words: programmable controller; bridge crane; two-speed pole-changing ; Ladder</p><p>

7、;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 概述1</b></p><p>　　1.1 橋式起重機的特點及應(yīng)用1</p><p>　　1.2 課題設(shè)計的意義1</p><p>　　1.3 課題設(shè)計的內(nèi)容及要求1</p><p>　　1.4 課題

8、設(shè)計的總體方案2</p><p>　　1.5 預(yù)期成果2</p><p>　　2 PLC的簡介及選擇3</p><p>　　2.1 PLC的發(fā)展及特點3</p><p>　　2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3</p><p>　　2.3 PLC的選擇及其產(chǎn)品規(guī)格4</p><p>

9、　　3 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計6</p><p>　　3.1 橋式起重機的工作流程圖6</p><p>　　3.2 橋式起重機的調(diào)速控制電路的設(shè)計7</p><p>　　3.3 橋式起重機PLC機型選擇及I/O接口電路的設(shè)計8</p><p>　　3.4 橋式起重機操作控制面板設(shè)計11</p><p>　　3.5

10、 橋式起重機的主電路設(shè)計11</p><p>　　4 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計13</p><p>　　4.1 PLC軟件設(shè)計的基本原則13</p><p>　　4.2 暫停的軟件設(shè)計13</p><p>　　4.3 升降機構(gòu)的軟件設(shè)計13</p><p>　　4.4 進退機構(gòu)的軟件設(shè)計14</p>

11、<p>　　4.5 橫向機構(gòu)的軟件設(shè)計14</p><p>　　4.6 調(diào)速機構(gòu)的軟件設(shè)計15</p><p>　　4.7 限位報警的軟件設(shè)計16</p><p><b>　　5 結(jié)束語17</b></p><p><b>　　參考文獻18</b></p><

12、;p><b>　　致 謝19</b></p><p><b>　　附 錄20</b></p><p>　　附錄1 程序清單21</p><p>　　附錄2 設(shè)計圖紙25</p><p>　　橋式起重機的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p><b

13、>　　1 概述</b></p><p>　　1.1 橋式起重機的特點及應(yīng)用</p><p>　　橋式起重機是現(xiàn)代工業(yè)起重運輸中實現(xiàn)過程機械化和自動化的重要設(shè)備，主要用于吊運重物轉(zhuǎn)移放置地點。橋式起重機的結(jié)構(gòu)簡單，其基本結(jié)構(gòu)主要包括大車、小車和主鉤等設(shè)備，橋式起重機的電氣驅(qū)動系統(tǒng)分為進退機構(gòu)、橫向機構(gòu)、升降機構(gòu)三部分，主鉤用于升降運行，小車用于進退運行，大車用于橫向運行。橋

14、式起重機的大車沿著兩側(cè)高架上的軌道橫向運行，起重小車沿橫跨于兩側(cè)高架的軌道前后運行，起重機的主鉤則是吊于小車下部進行升降運行，因此橋式起重機能在一定的立體空間內(nèi)運行而不受地面設(shè)備的干擾。目前，由于其簡單而又靈活的特點，橋式起重機已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于工廠、港口、建筑工地、車站等場所，在工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展中起到了極大的作用。</p><p>　　1.2 課題設(shè)計的意義</p><p>　　傳統(tǒng)橋式起

15、重機的控制系統(tǒng)主要采用交流繞線轉(zhuǎn)子串電阻方法進行調(diào)速，采用繼電接觸器控制。這種橋式起重機的主要缺點是：</p><p>　　a)橋式起重機所在的工作環(huán)境一般比較差，而且工作任務(wù)比較重，電動機和所串電阻經(jīng)常燒壞，故障率較高；</p><p>　　b)橋式起重機采用接觸器控制時，其可靠性較差，操作和維護較為復(fù)雜；</p><p>　　c)采用轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方法，電動機

16、的轉(zhuǎn)速隨著負載而變化，調(diào)速特性不平穩(wěn)。 </p><p>　　本設(shè)計將利用可編程控制器（PLC）作為橋式起重機的控制系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)橋式起重機易發(fā)生的諸多故障，并且降低了工人維修量和生產(chǎn)的維修費用。PLC控制系統(tǒng)的引入較好的提高了起重機的操作精度和穩(wěn)定度，完善了綜合保護功能。另外，PLC不需要大量的活動元素和連線電子元件，它的連線大大減少； 與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，操作十分靈活方便，控制變量十分容易，大大減輕了

17、工人的勞動強度。</p><p>　　1.3 課題設(shè)計的內(nèi)容及要求</p><p>　　橋式起重機需采用PLC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)主鉤的升降運行功能、小車的進退運行功能和大車的橫向運行功能，并且能實現(xiàn)低速和高速的雙速調(diào)速控制，同時通過采用PLC控制，實現(xiàn)各種運行方式的切換及保護功能，從而取代傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)，克服其諸多缺點，實現(xiàn)橋式起重機的半自動化效果。具體設(shè)計要求如下：</p&g

18、t;<p>　　a)完成控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計以及參數(shù)選擇，并畫出主電路圖；</p><p>　　b)完成PLC控制系統(tǒng)的I/O接口電路設(shè)計，并且畫出其接線圖；</p><p>　　c)完成橋式起重機的操作面板圖的設(shè)計；</p><p>　　d)完成進退機構(gòu)、橫向機構(gòu)和升降機構(gòu)的控制梯形圖的設(shè)計；</p><p>　　e)完成橋式

19、起重機主程序指令表。</p><p>　　1.4 課題設(shè)計的總體方案</p><p>　　本設(shè)計采用雙速變極方式進行電動機的調(diào)速控制，分為低速和高速兩種；同時采用主電路換相的方法實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)；利用PLC控制系統(tǒng)的硬件和軟件條件，分析輸入/輸出接口電路，完成I/O接口接線圖；用計算機進行軟件編程，完成PLC梯形圖的設(shè)計，并完成PLC指令表；PLC控制系統(tǒng)要實現(xiàn)對橋式起重機的前進后退、左

20、行右行、上升下降的一定精度的靈活運作控制，并且設(shè)置限位保護和電磁抱閘裝置保證起重機的安全運作。綜上所述，整個橋式起重機的設(shè)計需要四臺電動機和一臺可編程控制器（PLC）以及其他安全限位保障裝置。</p><p>　　圖1-1 橋式起重機總體設(shè)計框圖</p><p><b>　　1.5 預(yù)期成果</b></p><p>　　針對傳統(tǒng)橋式起重機控制系

21、統(tǒng)存在的諸多問題，將可編程控制器應(yīng)用于橋式起重控制系統(tǒng)中，大大減少了中間繼電器的數(shù)量，降低了事故發(fā)生率，橋式起重機的控制系統(tǒng)變的簡單高效，電氣控制的可靠性和穩(wěn)定性提高，使得起重機的整體特性得到較大的提升；雙速變極調(diào)速的應(yīng)用使得橋式起重機的調(diào)速特性更加平穩(wěn)，運行更加穩(wěn)定安全，解決了傳統(tǒng)橋式起重機控制系統(tǒng)存在的多事故、低效率、維護復(fù)雜的難題，具有良好的工業(yè)應(yīng)用效果。</p><p>　　2 PLC的簡介及選擇<

22、/p><p>　　2.1 PLC的發(fā)展及特點</p><p>　　PLC是可編程邏輯控制器的簡稱，它是一種采用可編程存儲器的數(shù)字電子設(shè)備。相對于繼電器控制柜，PLC用軟連接代替硬鏈接，體積較小，成本較低，有數(shù)據(jù)通訊功能，可擴展，自動化程度高，抗干擾效果較好，可在惡劣環(huán)境下工作，所以自1969年美國DEC公司研制出第一臺PLC后，PLC 就迅速發(fā)展，成為了工業(yè)生產(chǎn)中的主力。按照I/O點數(shù)和內(nèi)存容

23、量的不同，PLC分為超小型、小型、中型、大型和超大型等五種類型。目前比較常用的PLC產(chǎn)品主要分為美國、歐洲和日本三大生產(chǎn)流派：美國廠商主要有A-B公司、通用電氣公司、莫迪康公司和德州儀器公司；歐洲廠商主要有西門子、AEG、TE等公司；日本主要有三菱、歐姆龍、松下等公司。目前歐美產(chǎn)品在大中型PLC領(lǐng)域占主要地位，日本產(chǎn)品則在小型PLC領(lǐng)域占主要地位。PLC在中國的發(fā)展迅速，已經(jīng)形成了巨大的工業(yè)應(yīng)用市場，雖然國內(nèi)PLC品牌發(fā)展難以比肩發(fā)達國

24、家品牌，但是PLC在的應(yīng)用中國水平已經(jīng)很高了。PLC的種類眾多，功能強大，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金、機械制造、電力等各行業(yè)，強有力的促進了工業(yè)自動化的發(fā)展，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制的核心部分。目前，可編程控制器的發(fā)展方向主要朝著小型化、高速</p><p>　　2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　　PLC實際是一種專用于工業(yè)控制的計算機，按照結(jié)構(gòu)形式可分為單元式和模塊式兩種，單元式

25、PLC是將電源、CPU、I/O接口集中在一個機箱內(nèi)，體積小，價格低，一般小型PLC采用這種結(jié)構(gòu)；模塊式結(jié)構(gòu)是將PLC各部分分成若干個單獨模塊，包括CPU 模塊、I/O模塊電源模塊和其他模塊等，一般大中型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。PLC的構(gòu)成主要包括電源、CPU、存儲器、I/O接口、功能模塊和通信模塊。PLC從0000號存儲地址開始掃描，在沒有中斷或者跳轉(zhuǎn)的情況下，按照存儲地址號增加的順序逐步掃描各條用戶程序，直至掃描到END指令才能結(jié)束，然后

26、周期性的重新執(zhí)行以上步驟，直到執(zhí)行停機或改變工作狀態(tài)的指令為止。</p><p>　　PLC的掃描流程分為輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新等三個階段：</p><p>　　a)PLC輸入采樣階段：PLC按照掃描方式逐步讀入所有輸入程序指令，把其存到I/O映象區(qū)的對應(yīng)單元中； </p><p>　　b)PLC用戶程序執(zhí)行階段：PLC始終遵循由上而下和先左后右的順序原則

27、逐步掃描梯形圖。需要注意的是，梯形圖上方的程序會對梯形圖下方的程序起作用，但是梯形圖下方的程序被刷新的執(zhí)行結(jié)果只能到下一個掃描周期才能對梯形圖上方的程序起到作用；</p><p>　　c)PLC輸出刷新階段：根據(jù)I/O映象區(qū)所對應(yīng)的數(shù)據(jù)狀態(tài)，輸出鎖存電路被CPU刷新，然后輸出電路驅(qū)動外圍設(shè)備，輸出完成。</p><p>　　2.3 PLC的選擇及其產(chǎn)品規(guī)格</p><p

28、>　　與西門子PLC和松下等PLC相比，三菱PLC在中國的應(yīng)用更為廣泛，而且機身小，運算更為高速，軟元件資源豐富，在不同地區(qū)的適應(yīng)性更強。另外，三菱PLC的價格較低，編程簡單，目前已經(jīng)在中國地區(qū)形成了完整的售后維修保養(yǎng)服務(wù)系統(tǒng)，綜合PLC的性價比以及售后服務(wù)，本設(shè)計選擇三菱PLC。</p><p>　　三菱系列PLC種類眾多，分為F系列、FX系列、A系列和Q系列，其中FX系列是小型PLC系列，F(xiàn)X系列中的F

29、X2N系列PLC具有小型化、高速度、高性能的優(yōu)勢，相當于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置，內(nèi)置式24V直流電源，能快速斷開端子塊，具有時鐘功能和小表功能，可以遠程維護和密碼保護。</p><p>　　PLC有三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出。繼電器輸出方式有觸點和線圈對電路實現(xiàn)電氣隔離，繼電器輸出承受瞬時過壓和過流的能力很強，價格便宜，繼電器觸點響應(yīng)速度慢，壽命短，適用于動作不頻繁的交直流負載場

30、合；晶體管輸出和晶閘管輸出的方式都是無觸點輸出，沒有電氣隔離功能，通常適用于負載能力小、負載動作比較頻繁的場合。不同的PLC型號所代表的的產(chǎn)品功能不同，MR代表繼電器輸出，MS代表晶閘管輸出，MT代表晶體管輸出，001代表在中國應(yīng)用的PLC產(chǎn)品</p><p>　　表2-1 FX2N型PLC基本單元一覽表</p><p>　　PLC中的指令代碼是專門能被PLC所識別的特殊語言，PLC能按照

31、這些代碼執(zhí)行動作。三菱FX2N型PLC有27條基本指令，包括單接點指令、連接導(dǎo)線指令、接點邏輯取反指令、邏輯線圈指令、空操作指令和結(jié)束指令。</p><p>　　需要引起注意的是：OUT、SET和RST指令應(yīng)用于不同的軟元件時，所需的步數(shù)是不同的；LD、LDI、OR、ORI、AND、ANI指令應(yīng)用于M1536—M3071時所需步數(shù)為2步。</p><p>　　以下為三菱FX2N型PLC的基

32、本指令表：</p><p>　　表2-2 FX2N型PLC的基本指令表</p><p>　　3 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計</p><p>　　3.1 橋式起重機的工作流程圖 </p><p>　　圖3-1 橋式起重機工作流程圖</p>&l

33、t;p>　　如上圖所示，橋式起重機的工作流程為：按下所要執(zhí)行動作開關(guān)，包括升降、進退和橫向運行，再從低速或高速選擇中選擇所需的速度檔，相應(yīng)的電動機開始轉(zhuǎn)動，橋式起重機開始執(zhí)行對應(yīng)的工作；為了保證起重機的工作安全，如果起重機運行過程中到達限位點，起重機就會觸動限位保護開關(guān)，則起重機會自動停止正在執(zhí)行的操作，而且此時起重機只能運行除此之外的其他操作；當需要停止起重機運行或者起重機遇到緊急危險情況時，操作人員按下停止按鈕時，所有的運行機

34、構(gòu)停止運行，相應(yīng)的保護裝置會執(zhí)行安全保護功能。 </p><p>　　3.2 橋式起重機的調(diào)速控制電路的設(shè)計</p><p>　　根據(jù)異步電動機的轉(zhuǎn)速公式n=60f（1-s）/p ,可知有三種方法可以實現(xiàn)對電機的調(diào)速：改變電源頻率f、改變轉(zhuǎn)差率s和改變極對數(shù)p。本設(shè)計采用電動機，可采用改變極對數(shù)p來實現(xiàn)對電動機的調(diào)速，主要是通過改變鼠籠型電動機內(nèi)部繞組的接線方式來實現(xiàn)的。變極電動機一般有雙

35、速、三速和四速之分，本設(shè)計選用雙速調(diào)速控制。四極情況時為低速模式，二極情況時為高速模式。KM7閉合KM8斷開時，電動機低速運行；KM7斷開KM8閉合時，電動機高速運行。需要注意的是，對于雙速控制調(diào)速，一般應(yīng)該先低速運行一段時間，再高速運行，這樣可以減少電動機啟動時的機械沖擊力，實現(xiàn)平穩(wěn)啟動。</p><p>　　圖3-2 調(diào)速主電路</p><p>　　3.3 橋式起重機PLC機型選擇及I

36、/O接口電路的設(shè)計</p><p>　　根據(jù)橋式起重機控制系統(tǒng)設(shè)計的要求，在盡量滿足生產(chǎn)操作執(zhí)行要求的同時，再加入一些安全保障設(shè)計，PLC控制系統(tǒng)共有包括限位開關(guān)信號和操作控制開關(guān)信號等17個輸入信號，還有包括報警燈和接觸器驅(qū)動信號等14個輸出信號。</p><p>　　根據(jù)控制系統(tǒng)工作電流大、動作頻率低的特點，再考慮一定的裕量，PLC機型選擇三菱FX2N-48MR型。</p>

37、<p>　　表3-1 I/O地址分配表</p><p>　　橋式起重機PLC的I/O控制接線設(shè)計如下:</p><p>　　a)按下SB0按鈕，再按下低速按鈕SB6或高速按鈕SB7，主鉤電動機低速或高速正轉(zhuǎn)，主鉤上升，當主鉤上升到上限位置時，觸動SQ0限位開關(guān)，限位報警燈HL0閃亮報警，接觸器KM1斷電，觸點KM1斷開，電磁抱閘Y4響應(yīng)制動，主鉤上升動作立即停止；</p

38、><p>　　b)按下SB1按鈕，再按下低速按鈕SB6或高速按鈕SB7，主鉤電動機低速或高速反轉(zhuǎn)，主鉤下降，當主鉤下降到下限位置時，觸動SQ1限位開關(guān)，限位報警燈HL1閃亮報警，接觸繼電器KM2斷電，觸點KM2斷開，電磁抱閘Y4響應(yīng)制動，主鉤下降動作立即停止；</p><p>　　c)按下SB2按鈕，再按下低速按鈕SB6或高速按鈕SB7，小車電動機低速或高速正轉(zhuǎn)，小車前進，當小車前進到前限位置

39、時，觸動SQ2限位開關(guān)，限位報警燈HL2閃亮報警，接觸器KM3斷電，觸點KM3斷開，電磁抱閘Y3響應(yīng)制動，小車前進動作立即停止；</p><p>　　d)按下SB3按鈕，再按下低速按鈕SB6或高速按鈕SB7，小車電動機低速或高速正轉(zhuǎn)，小車后退，當小車后退到后限位置時，觸動SQ3限位開關(guān)，限位報警燈HL3閃亮報警，接觸器KM4斷電，觸點KM4斷開，電磁抱閘Y3響應(yīng)制動，小車后退動作立即停止；</p>

40、<p>　　e)按下SB4按鈕，再按下低速按鈕SB6或高速按鈕SB7，大車電動機低速或高速正轉(zhuǎn)，大車左行，當大車左行到左限位置時，觸動SQ4限位開關(guān)，限位報警燈HL4閃亮報警，接觸器KM5斷電，觸點KM5斷開，電磁抱閘Y1、Y2響應(yīng)制動，大車左行動作立即停止；</p><p>　　f)按下SB5按鈕，再按下低速按鈕SB6或高速按鈕SB7，大車電動機低速或高速正轉(zhuǎn)，大車右行，當大車右行到右限位置時，觸動S

41、Q5限位開關(guān)，限位報警燈HL5閃亮報警，接觸器KM6斷電，觸點KM6斷開，電磁抱閘Y1、Y2響應(yīng)制動，大車右行動作立即停止； </p><p>　　g)按下SB8按鈕，PLC禁止輸出；再按下SB9按鈕，PLC恢復(fù)輸出，從而實現(xiàn)暫停的功能；</p><p>　　h)按下SB10按鈕，所有接觸器斷電，接觸器主觸點斷開，電磁抱閘抱緊制動，所有動作停止，實現(xiàn)總停功能。</p><

42、;p>　　由于軟件互鎖的掃描周期時間比硬件接觸器斷開時間短，接觸器觸點閉合時間比斷開時間短，Y7得電互鎖，KM1還未斷開時，KM2的觸點可能已經(jīng)接通了，這將引起主電路的短路，因此必須采用軟件和硬件雙重互鎖的方式來保障控制系統(tǒng)的安全。另外，大電流流過接觸器觸點時可能造成觸點因為熔焊不能斷開的情況，如果沒有硬件互鎖，當另一個互鎖接觸器得電而觸電閉合時，就會造成短路事故，所以硬件互鎖大大提高了系統(tǒng)的安全性。</p><

43、;p>　　圖3-3 橋式起重機PLC的I/O控制接線圖 </p><p>　　3.4 橋式起重機操作控制面板設(shè)計</p><p>　　操作面板的作用是對遠距離的生產(chǎn)操作進行控制，在橋式起重機的設(shè)計中，操作面板用于控制主鉤升降、小車進退、大車橫移、速度變換、啟動暫停和限位報警等操作。本設(shè)計中，操作面板裝有六個限位報警燈，并標注了每一個報警燈對應(yīng)的限位點，當起重機觸發(fā)任意一個限位開關(guān)時

44、，相應(yīng)的報警燈會亮；一個電源信號燈來提示電源接通情況，升降、進退、橫移等六個操作按鈕來執(zhí)行具體運作,并為操作人員提供低速和高速兩個速度檔位按鈕以供速度選擇，以及暫停、啟動、總停等操作按鈕。 </p><p>　　圖3-4 操作面板圖</p><p>　　3.5 橋式起重機的主電路設(shè)計</p><p>　　a)主電路運行流程:橋式起重機啟動時，合上電源開關(guān)QS，按下相

45、應(yīng)的按鈕，接觸器KM線圈的電，接觸器的主觸點閉合，在按下速度按鈕，設(shè)定低速或高速，電動機轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方式包括低速正轉(zhuǎn)、低速反轉(zhuǎn)、高速正轉(zhuǎn)和高速反轉(zhuǎn) 。KM1或KM2閉合時，主鉤電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，主鉤上升或下降；KM3或KM4閉合時，小車電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，小車前進或后退；KM6或KM7閉合時，大車電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，大車左行或右行；KM7閉合時，電動機四極低速運轉(zhuǎn)；KM8閉合時，電動機二極高速運轉(zhuǎn)；當按下停止按鈕時，軟件會使接觸器KM線圈失電

46、，從而接觸器的主觸點斷開，運行中的電動機就會失電停止轉(zhuǎn)動，橋式起重機就實現(xiàn)了停止功能。</p><p>　　b)主電路的保護:本設(shè)計采用熔斷器FU對主電路進行短路保護。當超過某個特定值的電流流過熔斷器時，其產(chǎn)生的熱量會使熔體熔斷，從而斷開過載電路，防止短路事故的發(fā)生。本設(shè)計將熱繼電器FR串聯(lián)在電動機主電路上，對電動機進行過載保護，防止電動機燒壞。</p><p>　　c)硬件的制動保護：本

47、設(shè)計采用電磁抱閘制動方式進行機械制動。電磁抱閘制動的特點是停車比較準確，能克服斷電影響，減少事故的發(fā)生。當按下停止按鈕時，接觸器主觸點斷開，電磁抱閘制動器失電，制動器動作抱緊電動機的轉(zhuǎn)軸；當電動機啟動時，電磁抱閘制動器得電，抱閘打開，電動機轉(zhuǎn)動。這種斷電制動型的電磁抱閘制動器在電路意外斷電時，可以很好的保護人身安全和工廠設(shè)施。</p><p>　　圖3-5 橋式起重機的主電路圖</p><p&

48、gt;　　4 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計</p><p>　　4.1 PLC軟件設(shè)計的基本原則</p><p>　　在PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計時，要明確被控對象的工作流程和相互之間的邏輯關(guān)系，在滿足生產(chǎn)要求的同時，又要保證PLC控制系統(tǒng)的簡單、經(jīng)濟和可靠。PLC軟件程序設(shè)計的方法主要有梯形圖法、時序流程圖法和步進梯形圖法。梯形圖法是用梯形圖形式的語言去編寫PLC程序。一般情況下，PLC控制系統(tǒng)軟件

49、設(shè)計要求滿足程序的正確性、可靠性、簡潔性和可讀性等要求。 </p><p>　　4.2 暫停的軟件設(shè)計</p><p>　　線圈型特殊輔助繼電器M8034在線圈得電時，全部輸出繼電器失電不輸出；當M8034又失電時，全部輸出繼電器得電恢復(fù)輸出。如下梯形圖所示，按下按鈕SB8（X16），特殊輔助繼電器M8034得電自鎖，梯形圖中的全部輸出繼電器Y無作用不輸出，實現(xiàn)了橋式起重機的暫停控制效果；

50、按下按鈕SB9(X17)，特殊輔助繼電器M8034失電，梯形圖中全部輸出繼電器Y恢復(fù)輸出，實現(xiàn)橋式起重機的暫停功能。</p><p>　　圖4-1 暫停梯形圖</p><p>　　4.3 升降機構(gòu)的軟件設(shè)計</p><p>　　在橋式起重機的設(shè)計中，為了防止各個運行機構(gòu)同時運行，保證起重機的運行安全，需要在梯形圖中設(shè)置互鎖軟原件。在本設(shè)計中，上升和下降不能同時進行；

51、在上升或下降的時候，大車和小車都停止運行；當主鉤上升到上限位或下降到下限位時，主鉤電動機停止運轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖4-2 升降梯形圖</p><p>　　如上梯形圖所示：按下X6,常閉開關(guān)X6斷開，軟元件Y7不會得電，此時主鉤電動機不會反轉(zhuǎn)，軟元件Y6得電自鎖，Y6常開觸點閉合，主鉤電動機正轉(zhuǎn)，主鉤上升，當主鉤上升觸動X0時，X0斷開，軟元件Y6失電，主鉤電動機停止轉(zhuǎn)動；按下X7，

52、常閉開關(guān)X7斷開，軟元件Y6失電，此時主鉤電動機不會正轉(zhuǎn)，軟元件Y7得電自鎖，Y7常開觸點閉合，主鉤電動機反轉(zhuǎn)，主鉤下降，當主鉤下降觸動X1時，X1斷開，軟元件Y7失電，主鉤電動機停止轉(zhuǎn)動；當X10（前進）、X11（后退）、X12（左行）、X13（右行）中的任意一個開關(guān)量斷開時，軟元件Y6、Y7失電，主鉤停止動作。當按下X20時，Y6和Y7均失電，電動機停止運轉(zhuǎn)。</p><p>　　4.4 進退機構(gòu)的軟件設(shè)計&

53、lt;/p><p>　　在橋式起重機的進退機構(gòu)的軟件設(shè)計中，進退機構(gòu)運行的前提是主鉤上升到上限位，這樣才能保證所吊物品遠高于地面，保證地面人員和物品的安全。此外，前進和后退不能同時進行；在前進或后退的時候，大車和主鉤都停止運行；當小車前進到前限位觸動前限開關(guān)時，小車停止前進；當小車后退到后限位觸動后限位時，小車停止后退。</p><p>　　如下梯形圖所示：在橋式起重機的主鉤上升到上限位置的前

54、提下，即常開開關(guān)X0閉合，按下X10,常閉開關(guān)X10斷開，軟元件Y11不會得電，此時小車電動機不會反轉(zhuǎn)，軟元件Y10得電自鎖，Y10常開觸點閉合，小車電動機正轉(zhuǎn)，小車前進，當小車前進觸動X2時，常閉開關(guān)X2斷開，軟元件Y10失電，小車電動機停止轉(zhuǎn)動；按下X11，常閉開關(guān)X11斷開，軟元件Y10失電，此時小車電動機不會正轉(zhuǎn)，軟元件Y11得電自鎖，Y11常開觸點閉合，小車電動機反轉(zhuǎn)，小車后退，當主鉤后退觸動X3時，常閉開關(guān)X3斷開，軟元件Y

55、11失電，小車電動機停止轉(zhuǎn)動；當X6（上升）、X7（下降）、X12（左行）、X13（右行）中的任意一個開關(guān)量斷開時，軟元件Y10和Y11失電，小車停止動作。當按下X20時，Y10和Y11均失電，電動機停止運轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖4-3 進退梯形圖</p><p>　　4.5 橫向機構(gòu)的軟件設(shè)計</p><p>　　在橋式起重機的橫向機構(gòu)的軟件設(shè)計中，橫向機構(gòu)運

56、行的前提是主鉤上升到上限位，這樣才能保證所吊物品遠高于地面，保證地面人員和物品的安全。此外，左行和右行不能同時進行；在左行或后右行的時候，小車和和主鉤都停止運行；當大車左行到左限位或右行到右限位時，小車電動機停止運轉(zhuǎn)。</p><p>　　如下梯形圖所示：在橋式起重機的主鉤上升到上限位置的前提下，即常開開關(guān)X0閉合，按下X12,常閉開關(guān)X12斷開，軟元件Y13失電，此時大車兩個電動機不會反轉(zhuǎn)，軟元件Y12得電自鎖

57、，Y12常開觸點閉合，大車的兩個電動機正轉(zhuǎn)，大車前進，當大車左行觸動X4時，常閉開關(guān)X4斷開，軟元件Y12失電，大車兩個電動機停止轉(zhuǎn)動；按下X13，常閉開關(guān)X13斷開，軟元件Y12失電，此時大車電動機不會正轉(zhuǎn)，軟元件Y13得電自鎖，Y13常開觸點閉合，大車電動機反轉(zhuǎn)，小車右行，當大車右行觸動X5時，常閉開關(guān)X5斷開，軟元件Y13失電，大車的兩個電動機停止轉(zhuǎn)動；當X6（上升）、X7（下降）、X10（前進）、X11（后退）中的任意一個開關(guān)量

58、斷開時，軟元件Y12、Y13失電，大車停止動作。當按下X20時，Y12和Y13均失電，電動機停止運轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖4-4 橫向梯形圖</p><p>　　4.6 調(diào)速機構(gòu)的軟件設(shè)計</p><p>　　本設(shè)計采用雙速變極調(diào)速，分為低速和高速兩種。在調(diào)速控制梯形圖的設(shè)計中，要求低速和高速控制要實現(xiàn)互鎖和延時功能，即按下低速按鈕后，電動機不能高速運轉(zhuǎn)；但按下

59、高速按鈕后，基于安全考慮，電動機應(yīng)該先低速運行少部分時間，然后再高速運行。</p><p>　　圖4-5 調(diào)速梯形圖</p><p>　　如上梯形圖所示，按下低速按鈕SB6(X14)，繼電器Y14得電，常開開關(guān)Y14閉合，電動機實現(xiàn)低速轉(zhuǎn)動功能，常閉開關(guān)Y14斷開，繼電器Y15不會得電，電動機不能高速轉(zhuǎn)動；按下高速按鈕SB7(X15)，繼電器Y14得電，輔助繼電器M0得電自鎖，定時器T0得

60、電延時3秒，Y15失電，電動機暫不執(zhí)行高速轉(zhuǎn)動，延時3秒后，T0常閉開關(guān)斷開，繼電器Y14失電，Y14常閉開關(guān)閉合，T0常開開關(guān)閉合，繼電器Y15得電，電動機高速轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)由低速到高速的平穩(wěn)加速。當執(zhí)行由高速到低速的減速操作時，按下按鈕X14，輔助繼電器M0和定時器T0斷電，T0常閉開關(guān)由高速運行中的閉合狀態(tài)立刻變成斷開狀態(tài)，繼電器Y15斷電，電動機停止高速運轉(zhuǎn)，繼電器Y14得電自鎖，電動機低速轉(zhuǎn)動。當按下X20時，Y15和Y15均

61、失電，電動機停止運轉(zhuǎn)。</p><p>　　4.7 限位報警的軟件設(shè)計</p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)要求，橋式起重機的限位保護分為上限位保護、下限位保護、左限位保護、右限位保護、前限位保護和后限位保護等6個限位保護。起重機的主鉤需要上限位和下限位保護，起重機的小車需要前限位和后限位的保護，起重機的大車需要左限位和右限位的保護，每當起重機觸動限位開關(guān)，軟件就應(yīng)該執(zhí)行限位保護功能，即停止正在運

62、行的操作，轉(zhuǎn)而只能執(zhí)行其他操作，并且此時應(yīng)該有對應(yīng)限位的報警燈報警。</p><p>　　圖4-6 限位報警梯形圖</p><p>　　如上梯形圖所示，具體分析如下：</p><p>　　a)當起重機主鉤上升過程中觸動了上限位開關(guān)X000時，X000閉合，Y000得電，相應(yīng)的上限報警燈接通電源閃亮報警；</p><p>　　b)當起重機主鉤下

63、降過程中觸動了上限位開關(guān)X001時，X001閉合，Y001得電，相應(yīng)的下限報警燈接通電源閃亮報警；</p><p>　　c)當起重機小車前進過程中觸動了上限位開關(guān)X002時，X002閉合，Y002得電，相應(yīng)的前限報警燈接通電源閃亮報警；</p><p>　　d)當起重機小車后退過程中觸動了上限位開關(guān)X003時，X003閉合，Y003得電，相應(yīng)的后限報警燈接通電源閃亮報警；</p>

64、;<p>　　e)當起重機大車左行過程中觸動了上限位開關(guān)X004時，X004閉合，Y004得電，相應(yīng)的左限報警燈接通電源閃亮報警；</p><p>　　f)當起重機大車右行過程中觸動了上限位開關(guān)X005時，X005閉合，Y005得電，相應(yīng)的右限報警燈接通電源閃亮報警。 </p><p><b>　　5 結(jié)束語</b></p><p&g

65、t;　　緊張的畢業(yè)設(shè)計即將落下帷幕，在xx老師的嚴謹指導(dǎo)和同學(xué)的熱情幫助下，再結(jié)合大學(xué)期間主修過的《電氣可編程控制原理與應(yīng)用》課程，我完成了“橋式起重機的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計”這一畢業(yè)課題設(shè)計，既鞏固了理論知識，又嚴謹了思維模式，使我受益匪淺，感受頗深。</p><p>　　本次設(shè)計采用PLC控制，利用PLC的軟件和硬件資源，將PLC控制應(yīng)用于橋式起重機上，解決了傳統(tǒng)的繼電接觸器控制橋式起重機的可靠性差、操作復(fù)雜

66、、故障率高、損耗大、穩(wěn)定性差的諸多弊端，提高了橋式起重機的可靠性和靈活性，減少了電能損耗，使橋式起重機的操作難度大大減小，減輕了工人的勞動強度。除此之外，橋式起重機的PLC控制系統(tǒng)的接線較少，所以系統(tǒng)的維護更加簡單方便，其安全性也有了保障。另外，本設(shè)計采用雙速電動機變極調(diào)速取代了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，克服了其接線復(fù)雜、可靠性低、調(diào)速不平穩(wěn)的缺點，提高了操作精度和穩(wěn)定性，促進了橋式起重機在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用。</p><

67、;p>　　本設(shè)計的不足之處是沒有采用變頻器與PLC配合控制橋式起重機，采用變頻器進行速度控制效果更好，調(diào)速更加準確和平穩(wěn)，但變頻器價格較高，希望未來可以得到廣泛應(yīng)用。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王阿根.電氣可編程控制原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.</p><p>　　[2

68、] 吳中俊，黃永紅.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出社，2003.</p><p>　　[3] 鐘肇新，范建東.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2003.</p><p>　　[4] 陳金華.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，1995.</p><p>　　[5] 劉順禧.電氣控制技術(shù)[M].北京：北京理工大

69、學(xué)出版社，2000. </p><p>　　[6] 袁任華.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)及實例[M].廣州: 華南理工大學(xué)出版社, 2003.</p><p>　　[7] 楊青杰.三菱FX系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計指南[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008. </p><p>　　[8] 張萬忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.</p>

70、<p>　　[9] 方承遠.工廠電氣控制技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000. </p><p>　　[10] 夏辛明.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1999.</p><p>　　[11] 劉敏.可編程控制器技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.</p><p><b>　　致 謝</b>

71、;</p><p>　　時光荏苒，又是一年畢業(yè)季，四年的大學(xué)學(xué)習(xí)生活轉(zhuǎn)眼即逝，毫無疑問的是，這段緊張而又美好的追夢旅途將成為我人生中最炫彩的回憶，這也將對我的未來發(fā)展有著至關(guān)重要的影響。</p><p>　　經(jīng)過幾個月的刻苦努力，在溫習(xí)理論知識的同時，結(jié)合老師和同學(xué)的指導(dǎo)幫助，我終于完成了橋式起重機的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我更深刻的懂得了“付出總有回報”這一真理。當然，要

72、感謝的人很多，首先要感謝xx導(dǎo)師，感謝他在設(shè)計的過程中給與的認真細致的指導(dǎo)；還要感謝學(xué)校給我們提供的實驗室，讓我們有了一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，可以安心的在實驗室里研習(xí)理論知識，以及與同學(xué)交流觀點；另外，還要感謝xx老師當初的嚴謹教學(xué)，感謝他嚴謹?shù)慕虒W(xué)態(tài)度和諄諄的教導(dǎo)；還有我們畢業(yè)設(shè)計小組的成員，和他們一起學(xué)習(xí)讓我更加珍重友誼，在此表示感謝！此外，要特別感謝父母的培育之恩。</p><p>　　最后，向?qū)忛喆宋牡睦蠋熤?/p>

73、敬，如有不足之處，敬請老師批評指正！</p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　　附錄1：程序清單</b></p><p><b>　　附錄2：設(shè)計圖紙</b></p><p><b>　　附錄1 程序清單</b><

74、/p><p>　　附錄1.1 橋式起重機PLC的程序清單</p><p><b>　　附錄2：設(shè)計圖紙 </b></p><p>　　附錄2.1 橋式起重機的主電路圖</p><p>　　附錄2.2 PLC控制系統(tǒng)的I/O接線圖</p><p>　　附錄2.3 橋式起重機的操作面板圖</p>