摘 要橋式起重機(jī)是機(jī)械生產(chǎn)中最常用的一種起重機(jī)械，在生產(chǎn)過程中起著非常重要的作用所以提高橋式起重機(jī)的運(yùn)行效率，確保運(yùn)作過程中的安全保障和降低生產(chǎn)成本是非常重要的傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)一般都是采用起重用繞線式交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)上的電機(jī)一般都是采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式這種調(diào)速方式操作復(fù)雜，可靠性差，故障率高，且電能浪費(fèi)大，效率低隨著近幾年控制技術(shù)的飛速發(fā)展，我們可以針對(duì)橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)中存在的上述問題，把可編程序控制器和變頻器等技術(shù)應(yīng)用到橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)中本次設(shè)計(jì)主要討論的是基于可編程序控制器（PLC）和變頻器的橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的改進(jìn)并且闡述了PLC和變頻器控制的基本原理PLC系統(tǒng)采用西門子公司的S7-200，能控制起重機(jī)大車、小車的運(yùn)行方向和速度，吊鉤的升、降方向和速度，同時(shí)能檢測(cè)各個(gè)電機(jī)故障現(xiàn)象該設(shè)計(jì)主電路中改變電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)主要由變頻器來實(shí)現(xiàn)，在控制電路中實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)的各種功能主要由PLC來實(shí)現(xiàn)最后對(duì)可編程控制器進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，編制出安全可靠高效的控制程序關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)；變頻器；可編程控制器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 錄摘 要 IABSTRACT II目 錄 III1 緒論 11.1橋式起重機(jī)的簡(jiǎn)介 11.2 本課題研究的內(nèi)容和意義 11.2.1 課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容： 11.2.2 課題設(shè)計(jì)的意義 21.3 國內(nèi)外起重機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r 22橋式起重機(jī)的控制 32.1橋式起重機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式 32.2傳統(tǒng)橋式起重機(jī)的控制原理 42.3 傳統(tǒng)橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的缺點(diǎn) 52.4 控制方案的設(shè)計(jì) 53 橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 63.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 63.2 PLC實(shí)現(xiàn)的主令控制器 63.3 電機(jī)的選用 73.3.1 變頻調(diào)速對(duì)電動(dòng)機(jī)的要求 73.3.2 變頻起重機(jī)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選型 73.3.4 計(jì)算及電機(jī)的選取 83.4 變頻器 103.4.1 變頻器選型 103.4.2 變頻器的主電路 103.4.3 變頻器的控制電路 113.4.4 變頻器選擇及電流驗(yàn)證 123.4.5 變頻器主要參數(shù)設(shè)置 133.5 制動(dòng)電阻的選擇 143.6 可編程控制器 143.6.1可編程控制器的概述 143.6.2 可編程控制器選型 153.6.3 I/O端口分配 163.6.4 PLC系統(tǒng)接線方式 173.7 安全措施 184 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 194.1 主程序 194.2 公用程序 204.3 大車控制程序 234.4 其他子程序設(shè)計(jì) 255 結(jié)論及展望 285.1 結(jié)論 285.2 展望 28致 謝 29參考文獻(xiàn) 301 緒論1.1橋式起重機(jī)的簡(jiǎn)介在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用各種起重機(jī)械，對(duì)物料作起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝等作業(yè)，廣泛應(yīng)用在工礦企業(yè)、車站、港口、倉庫、建筑工地等部門。

它對(duì)減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、促進(jìn)生產(chǎn)過程機(jī)械化起著重要作用，是現(xiàn)代化生產(chǎn)中不可缺少的工具時(shí)至今日，在其承載結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、取物裝置、控制系統(tǒng)及安全裝置各方面都有了很大的發(fā)展由于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的建立和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段的應(yīng)用，使起重機(jī)設(shè)計(jì)思維觀念和方法有了進(jìn)一步的更新因此，起重機(jī)將向現(xiàn)代化、智能化、更安全可靠的方向發(fā)展起重機(jī)械種類很多，其中橋架型起重機(jī)是使用最廣泛的一種起重機(jī)械通用橋式起重機(jī)又稱“天車”或“行車”，它是一種橫架在固定的跨間上空用來吊運(yùn)各種物件的設(shè)備橋式起重機(jī)按起吊裝置不同，又可分為吊鉤橋式起重機(jī)、抓斗橋式起重機(jī)和電磁盤橋式起重機(jī)等其中以吊鉤橋式起重機(jī)應(yīng)用最廣本次設(shè)計(jì)就是以吊鉤橋式起重機(jī)進(jìn)行討論與分析的[6]橋式起重機(jī)一般由可整體前后移動(dòng)的橫梁(大車)、左右移動(dòng)的小車、固定在小車上可上下移動(dòng)的主副鉤、操縱室、小車導(dǎo)電裝置(輔助滑線)、起重機(jī)總電源導(dǎo)電裝置(主滑線)等部分組成圖1.1為橋式起重機(jī)總體示意圖 9865432171- 駕駛室 2-輔助滑線架 3-交流磁力控制盤 4-電阻箱 5-起重小車 6-大車拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) 7-端梁 8-主滑線 9-主梁圖1.1橋式起重機(jī)整體示意圖1.2 本課題研究的內(nèi)容和意義1.2.1 課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容：本次設(shè)計(jì)主要研究如何用可編程控制器與變頻器相結(jié)合來取代傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)。

設(shè)計(jì)的起重機(jī)的起重量為20/5噸，其跨度(L)為19.5m主鉤起升速度為7.5m/min，副鉤起升速度為15m/min大車運(yùn)行速度為75m/min，小車運(yùn)行速度為45m/m傳統(tǒng)的20/5t交流橋式起重機(jī)，一般都是采用起重用繞線式交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)但是起重機(jī)的工作環(huán)境一般比較惡劣，較長(zhǎng)時(shí)間的使用會(huì)導(dǎo)致碳刷的接觸器磨損較大，加上任務(wù)重，操作流程復(fù)雜，觸頭消蝕嚴(yán)重且轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速調(diào)速效果不理想所以我們要設(shè)法對(duì)其控制方式進(jìn)行改造，減少電路中的沖擊電流，改變調(diào)速方式，減少操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高系統(tǒng)效率本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容就是熟練掌握變頻器的控制原理，以及熟知PLC的工作原理和熟練使用編程指令1.2.2 課題設(shè)計(jì)的意義近幾年自動(dòng)化控制技術(shù)和電氣傳動(dòng)得到了飛快的發(fā)展其中，具有代表性的就是交流變頻調(diào)速裝置和可編程控制器在機(jī)械領(lǐng)域的結(jié)合應(yīng)用，為PLC控制的變頻調(diào)速技術(shù)在橋式起重機(jī)應(yīng)用提供了有利條件變頻技術(shù)的運(yùn)用使得起重機(jī)的整體特性得到較大提高，可以解決傳統(tǒng)橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)存在的問題，變頻調(diào)速以其可靠性好、高品質(zhì)的調(diào)速性能、節(jié)能效益顯著的特性在起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)中具有廣泛的發(fā)展前景PLC控制變頻器的系統(tǒng)能夠適合起重機(jī)的工作要求，對(duì)提高工作效率，改善起重機(jī)的調(diào)速性能，減小起制動(dòng)沖擊以及增加起重機(jī)的安全系數(shù)有很大的作用。

所以有對(duì)橋式起重機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行研究很必要由變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)可取代直流調(diào)速系統(tǒng)，是隨著大規(guī)模集成電路制造技術(shù)不斷發(fā)展的必然結(jié)果，符合起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，適合發(fā)展大起重量得起重機(jī)；提高工作速度、擴(kuò)大調(diào)速范圍；提高金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備的可靠性和使用壽命；改善司機(jī)操作條件，保證作業(yè)安全，提高自動(dòng)化控制程度和擴(kuò)大遠(yuǎn)距離控制系統(tǒng)的使用范圍[9]1.3 國內(nèi)外起重機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r隨著工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化程度不斷變高，生產(chǎn)效率不斷提高，生產(chǎn)物件的運(yùn)輸要求也隨之變高，就要求有控制更加便捷化和高速化的起重機(jī)，而且要對(duì)安全性和可靠性提出更高的要求目前國外先進(jìn)的的起重機(jī)控制系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化的相結(jié)合起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化大型高效起重機(jī)新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動(dòng)裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測(cè)等設(shè)備組成[8]經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國國內(nèi)橋式起重機(jī)的控制技術(shù)水平已得到一定程度的提高，但是與國際水平還有一定距離。

目前國內(nèi)使用的橋式起重機(jī)大多還是采用的傳統(tǒng)的控制方法，采用繼電器控制和串電阻調(diào)速，使用凸輪控制器控制電動(dòng)機(jī)2橋式起重機(jī)的控制2.1橋式起重機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式橋式起重機(jī)由橋架（雙稱大車），裝有起升機(jī)構(gòu)的小車、大車運(yùn)行機(jī)。