2013年机械设计专业本科毕业设计（论文）
毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题：
1、题目 基于PLC的起重机控制系统的设计 2、专题
二、课题来源及选题依据
随着功率电子技术的发展, 早在六十年代后期, 国外就开始致力于晶闸管定子调压调速技术的开发研究.目前, 该技术己进入了成熟稳定的发展应用阶段. 可编程序控制器PLC 引入到交流电气传动系统后, 使传动系统性能发生了质的变化.在桥式起重机中实现大小车的自动控制和故障诊断、检测显示等, 达到了新的技术高度。由变频器构成的交流调速系统可取代直流调速系统, 是随着计算机技术特别是大规模集成电路制造技术的不断发展的必然结果, 符合起重机的发展趋势, 适合发展大起重量的起重机。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
① 熟悉基于PLC的起重机控制技术的发展历程，特别是近十年来提出的可编程控制器与变频器相结合的控制系统； ② 熟练掌握起重机的运动控制系统； ③ 熟练掌握变频器的控制原理，以及熟知PLC的工作原理和熟练使
用编程指令 四、接受任务学生：
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五、开始及完成日期：
自2012年11月12日 至2013年5月25日
六、设计（论文）指导（或顾问）：
指导教师 签名
签名
教研室主任
〔学科组组长研究所所
长〕 签名
系主任 签名
2012年11月12日
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摘 要
桥式起重机是机械生产中最常用的一种起重机械，在生产过程中起着非常重要的作用。所以提高桥式起重机的运行效率，确保运作过程中的安全保障和降低生产成本是非常重要的。
传统的桥式起重机一般都是采用起重用绕线式交流异步电动机拖动。起升机构和运行机构上的电机一般都是采用转子串电阻调速方式。这种调速方式操作复杂，可靠性差，故障率高，且电能浪费大，效率低。随着近几年控制技术的飞速发展，我们可以针对桥式起重机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器等技术应用到桥式起重机控制系统中。
本次设计主要讨论的是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。并且阐述了PLC和变频器控制的基本原理。PLC系统采用西门子公司的S7-200，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度，吊钩的升、降方向和速度，同时能检测各个电机故障现象。该设计主电路中改变电动机的工作状态主要由变频器来实现，在控制电路中实现桥式起重机的各种功能主要由PLC来实现。最后对可编程控制器进行软件设计，编制出安全可靠高效的控制程序。
关键词：桥式起重机；变频器；可编程控制器
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Abstract
Bridge 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
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目 录
摘 要 ........................................................................................................................................... III ABSTRACT .................................................................................................................................. IV 目 录 ............................................................................................................................................ V 1 绪论 ............................................................................................................................................. 1 1.1桥式起重机的简介 ............................................................................................................... 1 1.2 本课题研究的内容和意义 ................................................................................................... 1 1.2.1 课题设计的内容： ........................................................................................................ 1 1.2.2 课题设计的意义 ............................................................................................................ 2 1.3 国内外起重机控制系统的发展状况 ................................................................................... 2 2桥式起重机的控制 ...................................................................................................................... 3 2.1桥式起重机的主要结构及运动形式 ................................................................................... 3 2.2传统桥式起重机的控制原理 ............................................................................................... 4 2.3 传统桥式起重机控制系统的缺点 ....................................................................................... 5 2.4 控制方案的设计 ................................................................................................................... 5 3 桥式起重机控制系统的硬件设计 ............................................................................................. 6 3.1 系统硬件设计 ....................................................................................................................... 6 3.2 PLC实现的主令控制器 ....................................................................................................... 6 3.3 电机的选用 ........................................................................................................................... 7 3.3.1 变频调速对电动机的要求 ............................................................................................ 7 3.3.2 变频起重机系统中电动机的选型 ................................................................................ 7 3.3.4 计算及电机的选取 ........................................................................................................ 8 3.4 变频器 ................................................................................................................................. 10 3.4.1 变频器选型 .................................................................................................................. 10 3.4.2 变频器的主电路 .......................................................................................................... 10 3.4.3 变频器的控制电路 ...................................................................................................... 11 3.4.4 变频器选择及电流验证 .............................................................................................. 12 3.4.5 变频器主要参数设置 .................................................................................................. 13 3.5 制动电阻的选择 ................................................................................................................. 14 3.6 可编程控制器 ..................................................................................................................... 14 3.6.1可编程控制器的概述 ................................................................................................... 14 3.6.2 可编程控制器选型 ...................................................................................................... 15 3.6.3 I/O端口分配 ................................................................................................................. 16 3.6.4 PLC系统接线方式 ....................................................................................................... 17 3.7 安全措施 ............................................................................................................................. 18 4 系统软件设计 ........................................................................................................................... 19 4.1 主程序 ................................................................................................................................. 19 4.2 公用程序 ............................................................................................................................. 20
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基于PLC的起重机控制系统的设计
