摘 要

继电器接触器相关的理论是传统起货机应用管理的理论基础。但是该模式牵扯到的接触器以及继电器控制体系操作比较复杂，所以本次我们基于PLC控制系统进行了西门子起货机的PLC控制系统设计。首先描述了起货机的工作的基本知识，然后设计了硬件和软件，并且恰当择取工作器件按照起货机的任务需求，第三步对相应的算法进行编程以及梯形图的绘制，第四步是恰当择取PLC的型号，主要是按照输出以及输入的点数。最后一步是仿真校正调试程序。通过仿真系统，我们可以看出本次设计的起货机（PLC控制系统），能够使得工作人员在机器的安装、运行和工作管理等方面更加便捷。极大地提高了装卸货物的效率。目前可编程控制器迅猛发展成为工业领域的主要控制设备，逐渐取代了传统的继电器接触器控制形式，得到广泛的应用。

关键字： 起货机 PLC控制系统 硬件设计 软件设计

Abstract

Conventional crane mode is the role of relay switching principle. Because of the use of relays, switching control system operation is difficult. So this time we based on the PLC control system for the Siemens Crane PLC control system design.Through the understanding of the working principle of the cargo plane, software and hardware plan, according to the requirements of the crane to select the appropriate working device, write the accompanying program argument and draw the ladder graph, and then select the input and output points PLC model, the last Program to simulate debugging. PLC control system using the cargo plane, more convenient management of the installation, commissioning, and day-to-day management work, greatly improving the efficiency of loading and unloading cargo. At present, the programmable controller has developed rapidly into the main control equipment in the industrial field, and gradually replaced the traditional relay contactor control form, has been widely used.

Keywords： Crane PLC control system Hardware design Software design

目 录

第1章 绪论 1

第2章 起货机的概述 2

2.1 起货机的简介 2

2.2 控制线路的要求 2

2.3 起货机的原理分析 3

第3章 PLC控制系统的硬件设计 6

3.1 可编程控制器概述 6

3.1.1 定义 6

3.1.2 PLC的特点 6

3.1.3 PLC应用及发展前景 7

3.2 可编程控制器的构成及工作原理 8

3.2.1 可编程控制器的基本组成 8

3.2.2 可编程控制器的工作原理 11

3.3 PLC硬件的选型 12

3.4 PLC的硬件接线图 13

第4章 PLC控制系统的软件设计 15

4.1 主程序工作流程图 15

4.2 控制程序梯形图设计 17

第5章 PLC控制系统的可靠性分析 19

5.1 干扰来源分析 19

5.2 可靠性分析 19

第6章 总结与展望 23

6.1 研究总结 23

6.2 研究展望 23

致谢 25

参考文献 26

第1章 绪论

1970年，微机技术与继电器的发展和微处理器出现的相结合共同催生了世界上第一台PLC控制系统的诞生。PLC控制系统的开发共有以下四个阶段：

第一阶段：1975年后，PLC控制系统的计算速度更快，体积更小，抗干扰能力更强，此时的PLC控制系统的功能不断改善。

第二阶段：1980年左右，由于此时一些先进的工业国家已经开始更多的选择使用PLC，致使生产PLC国家不断增加，此阶段的PLC控制系统进入成熟阶段。

第三阶段：1980年到1995年前后，由于PLC处理数字计算、人机界面和网络能力大大提高，致使PLC逐步进入过程控制领域，在一些应用中取代了DCS系统，此阶段的PLC进入快速增长期。

第四阶段：到目前为止，主机、超小型机、专用功能单元、人机界面单元和通讯单元等产品的出现导致PLC在工业控制设备中更容易配套。

21世纪以来，计算机水平迅速的提高带来了机电一体化的深入以及改进。与工业控制系统相关的领域也开始广泛的使用可编程序控制器(简记作PLC)。主要是利用PLC完善目前的工业控制系，这样能够有效的提高设备的稳定性和工作效率，极大的降低设备的损耗率，提高生产效率，降低运输成本。传统的起货机控制系统采用继电器-接触器控制电路，由于器件和触点较多，导致接线复杂，加上频繁的操作致使经常运行失灵，系统不稳定，维修耗费的精力大^[1]。传统电气控制系统与其作对比，PLC能够 “软”化硬件，使得系统有较短的开发周期、很高的稳定性以及能够自己监控故障等性能，尤其是在拥有非常繁琐的控制要求的场合或者是对于很多输出或者是输入点数，PLC类的系统非常受欢迎。主要是是它不仅仅降低了硬件等配件的使用率，并且使得电控系统能够具有很高的安全性能以及稳定性。

随着PLC控制系统已经慢慢的占领市场，代替了传统的控制系统，由此可见电气控制系统在以后的发展趋势。我们主要讲解了PLC在JZF-H6三速笼式感应电机应用于电气控制系统，以及这一电机的应用对该系统的改进以及功效^[2]。

第2章 起货机的概述

2.1 起货机的简介

通过精心挑选，我们决定使用XHH2-M142JB型三速电动机。交流起货机的主控制器和控制箱（屏幕）共同运行，相应的交流电压是440V/60HZ以及380V/50HZ。我们应用用三相交流恒转矩变频异步电动机对控制起动机进行起动，前进，后退，变速和制动等程序。

2.2 控制线路的要求