文档介绍：昆明工业职业技术学院
毕业设计任务书
20 届工科类
设计题目:桥式起重机电气控制系统
学生姓名: 指导教师: 杨云英
层次:本科技术职称: 副教授
准考证号:
学生专业:机械制造与自动化
助学中心名称:昆明工业职业技术学院
设计时间: 2013年5月 15日~2013年8月 30日
目录
第一部分概述 3
桥式起重机简介 3
桥式起重机控制系统的功能要求 4
第二部分系统总体设计 5
桥式起重机的结构 5
桥式起重机的工作原理 7
第三部分硬件系统配置 8
第四部分软件系统设计 11
PLC选型 11
PLC的I/O资源配置 12
总体流程设计 14
各个模块梯形图设计 18
第五部分设计中存在的问题及解决方法 33
第六部分小结 33
致谢 34
参考文献 34
第一部分概述
桥式起重机简介
桥式起重机是桥架式起重机的一种用途很广的起重机械,桥式起重机安装在厂房高处两侧的吊车梁上,它依靠升降机构和水平运动机构在两个相互垂直的方向运动,能在矩形场地及上空完成操作,是各种生产企业广泛使用的一种起重运输设备。它具有承载能力大、可靠性高、结构相对简单等特点,随着经济建设的发展,用户对起重机的性能要求越来越高,而早期的起重机已无法满足要求,因此需要对起重机的控制方式进行改进,满足工业生产的需要。
传统起重机的控制系统一般采用六种调速方式:直接启动电动机、改变电动机极对数调速、转自串电阻调速、涡流制动器调速、可控硅串级调速、直流调速。前四种为有极调速,调速范围小,且只能在额定转速下调速。采用转子回路串电阻等方式进行调速,启动电流大,对电网冲击很大,导致机械冲击频繁,振动剧烈,容易造成机械疲劳,导致意外事故发生。因此需要采用无级调速可以较好地解决以上问题,如可控硅串级调速,可实现无级调速,并减少启动、制动冲击,但其控制技术仍停留在模拟阶段,尚未实现实际应用。采用直流电动机也是一种较好的调速手段,但由于直流电动机制造工艺复杂、维护要求高、故障率高等缺点,故使用较少。
早期的起重机采用接触器、继电器系统控制,由于频繁的动作和高压作用,经常会出现触点烧损的现象,电阻箱受工作环境的影响容易出现腐蚀、老化,造成频繁的事故。随着电力、电子技术、计算机技术的迅速发展,变压变频调速技术(VVVF)和可编程逻辑控制器(PLC)已广泛应用于电气传动领域。目前有以下3种调速系统。
直流驱动调速系统:该系统通过将给定模拟量转换成数字量,通过速度环、电流环到SCR移相触发的逻辑无环流调速,可用测速反馈或电压反馈。
交流调速系统:这是国内普遍采用的一种调速方式,是利用绕线式转子串电阻调速,随着晶闸管定子调压、调速技术的发展,技术逐渐成熟,进入实际应用阶段。
变频调速“大功率的IGBT模块是变频技术在升降设备中的控制成为可能,变频调速法现在有恒压频比控制、转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制等。
我们这次设计采用变频调速。
桥式起重机控制系统的功能要求
桥式起重机的功能主要是完成大型物品的运输功能。其主要涉及两方面的功能:检测输入信号、控制输出。
桥式起重机控制系统主要完成对操作按钮输入的检测、限位开关的检测、变频器反馈值的检测等。
(1)操作按钮输入的检测。完成对人工操作台的输入按钮检测,主要的输入按钮有急停旋钮和启动按钮、大车运行和停止和加速及减速按钮、小车运行和停止和加速及减速按钮、升降机运行与停止和加速及减速按钮等。
(2)限位开关的检测。限位开关一共包括三组:大车前进、后退限位开关;小车左移、右移限位开关;升降机上升、下降限位开关。
①大车前进、后退限位开关主要检测大车的位置,防止大车运行超出允许范围。
②小车左移、右移限位开关主要检测小车的位置,防止小车运行超出允许范围。
③升降机上升、下降限位开关主要检测升降机的位置,防止升降机运行超出允许范围。
(3)变频器反馈值的检测。检测变频器的反馈值主要是为了防止溜钩的发生,在电磁制动器抱住之前和松开之后,容易发生重物由停止状态下滑的现象,称为溜钩。之所以会出现溜钩是因为:电磁制动器在通电到断电或者断电到通电是需要时间的,(根据不同型号和大小改变),如果变频器较早停止输出,将很容易出现溜钩现象。
溜钩现象的出现主要分两种情况,其控制方法也分为以下两种。
①重物悬空停止过程。设定一个停止频率,当变频器的工作频率下降至该频率时,变频器输出一个频率到达信号,发出启动电磁制动器运行的指令,然后延迟一段时间,该时间应略大于电磁制动器完全抱住重物所需时间,使得电磁制动器抱住重物,最后将变频器工作频率