摘 要

本文主要讨论了MQ4035门座式起重机回转机构的电气系统设计方案，通过种种调速方式的对比选择了转子串电阻调速的方法，并为其设计了PLC程序，完成控制。本次设计的主要研究内容如下：

1. 详细调查了现今门座式起重机电气控制发展趋势，为本次设计提供思路。
2. 对门座式起重机回转机构的工作原理有深入理解，明确设计要求及要达到的结果。
3. 根据收集的资料完成相关电气元件选型，为PLC程序设计做准备。
4. 根据设计的具体要求完成PLC选型并设计梯形图。
5. 完成PLC程序仿真，并对不合理的设计进行改进。

关键词：门座式起重机；回转机构；PLC程序；转子串电阻调速

Abstract

This paper mainly discusses the MQ4035 portal crane rotating mechanism of the electrical system design, through comparing various speed way to choose the method of rotor resistance speed and to design the PLC program, complete control. The main work of this design is as follows:

1) to understand the design situation of the electric control of the portal crane, to provide the thought for this design.

2) understand the working principle of the portal crane rotary mechanism, and specify the design requirements and the results to be achieved.

3) complete the selection of electrical components according to the data collected, and prepare for PLC programming.

4) complete PLC selection and design ladder diagram according to the specific requirements of the design.

5) finish the PLC simulation and improve the design.

Key Words: portal crane; the rotating mechanism; PLC; Rotor series resistance speed regulation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 目的和意义 1

1.2 门座式起重机发展现状 1

1.3 门座式起重机回转机构调速现状 1

第2章 MQ4035门座式起重机的主要技术参数及回转系统工作原理概述 3

2.1 MQ4035门座式起重机的主要技术参数 3

2.2 门座式起重机回转系统工作原理概述 3

2.3 本章小结 4

第3章 回转机构调速系统的设计 5

3.1 电气传动方案选择 5

3.2 转子串电阻调速原理 6

3.3 电气元件选型 6

3.3.1 回转机构的电机选型及热校核 6

3.3.2 制动电阻器的选择 8

3.3.3 减速器的选择 8

3.3.4 制动器的选择 8

3.4 回转机构控制系统设计 8

3.5 本章小结 9

第4章 PLC控制系统设计 11

4.1 可编程控制器（PLC）简介 11

4.1.1 概述 11

4.1.2 PLC 的一般组成 11

4.2 PLC组态选型 12

4.3 PLC程序设计 13

4.3.1 回转机构PLC程序设计要求 13

4.3.2 输入输出地址的设计 14

4.3.3 梯形图设计与程序段作用解释 16

4.3.4 梯形图仿真结果及分析 20

4.4 本章小结 23

第5章 环保性与经济性分析 24

5.1 环保性分析 24

5.2 经济性分析 24

第6章 总结 25

参考文献 25

致谢 27

1. 绪论

1.1目的和意义

近些年，随着科技进步和重工业的日新月异，特别是我国加入了WTO之后，由于国际贸易的需求我国不断地加大港口建设，对我国港口重工业的发展有着极大的促进作用。作为港口码头的主要装卸、搬运的作业机械，工作的要求需要它日益高效，同时还要降低成本，做到物美价廉。尽管有种种要求，国内外的起重机市场还是依旧发展稳健，我国的起重机设计工艺仍旧不断进步，向着越来越高速化、智能化、大型化和自动化的方向发展。而本文的主要意义就在于改进门座式起重机的电气控制现状，为国内的重工业添砖加瓦。

1.2门座式起重机发展现状

“其中机械的工作模式是使用吊钩或其他取物装置，吊挂重物并使其可以在空间里进行升降、运行等循环生产作业。”^[1]因为起重机械的工作方式有间歇、重复的特点，它常常被用来对货物进行装卸、转运和安装等作业。起重机械的使用面很广，为了适应不同的工作条件和工作方式，它有很多种不同的形式。“为了便于实现标准化系列化、规范化，在国家标准《起重机 术语 第一部分：通用术语》（GB/T 6974.1-2008）中，对起重机械按构造、取物装置、移动方式、驱动方式、回转能力、支承方式、操作方式等特点分了类。”^[2]其中，按照构造特征，将起重机械分为了臂架型起重机、桥架型起重机和缆索型起重机三大类。本文所涉及的门座式起重机就是臂架型起重机的一种。

门座式起重机的生产厂家国内外有很多，但目前比较出众的大约有15家。下面将分地域进行简单介绍。欧美国家由于客观上的技术先进在起重机生产方面一直处于领先地位。他们的起重机生产不仅能够满足各种情况的需要，而且具有超高的安全性和稳定性，并且在此基础上还锐意创新，在许多门座式起重机上添加了定位系统，确保实时监控，具有极高的水准。相比于欧美的起重机，日式的起重机以他制作的精良和对细节的苛求，在起重机市场上独树一帜，十分值得学习。我国的重工业虽然起步较晚可能有经验不足的问题，但发展快、后劲足现今也是起重机市场上一股不可小觑的实力。不过我国的起重机设计偏向主要小吨位，在大型起重机的设计方面与国外无法比拟，这也是我们日后要进步的地方。

1.3门座式起重机回转机构调速现状

“起重机回转机构的工作目的是驱动起重机的回转部分相对于其不回转的部分做旋转运动，并对其回转部分提供支承。”^[3]门机的回转机构一般由两台立式电机驱动，常规的转子串电阻调速方法因其结构简单、操作方便、投资少、维修容易等等优点被广泛的应用于现在的港口装卸机械中，但其系统的调速范围较小、对起重机冲击大，在调速过程中直接用负载变化影响速度，不太适用于调速范围大的场合。所以近些年，也有许多厂家使用较平稳的交流变频调速。但，在国内交流变频调速的方法才刚刚开始进入市场，,由于起重机核心机构的起升机构,其潜在的负载特性和使用的安全性的要求,使一般变频器不能满足大吨位的性能起重机的需求。相关方面的研究还需改进。

第2章 MQ4035门座式起重机的主要技术参数及回转系统工作原理概述

2.1MQ4035门座式起重机的主要技术参数

“起重机械的主要技术参数是起重机最基本的要素，它不仅表征着起重机的机械性能，还是选择和设计起重机的主要技术依据。”^[4]技术参数首先由用户根据需要提出，具体数值应依据国家相应的标准，同时也要考虑制造厂的实际生产条件。确定参数时，还应进行必要的调查研究，分析比较后加以选定。

起重机械的主要技参数包括起重、起升高度、变幅、轨距、基距、工作速度、轮压和生产率,工作级别等。本文主要MQ4035门座式起重机为例,来对门机回转系统的电气系统进行设计。根据《起重机设计手册》查得其基本参数见表2.1。