摘 要

港口集装箱桥吊是之前桥式起重机变形出来的一种起重机，它主要用于室外的货场和施工重地的装卸作业。传统的港口集装箱桥吊采用继电器和串电阻调速作为主控制器和调速方式，存在诸多问题。

本文设计的港口集装箱桥吊是一套基于西门子S7-200 PLC控制的，PLC和变频器组成变频调速控制系统来实现对起重机大车、小车和吊钩的启动、走行和三个速度切换等控制。文章首先介绍了港口集装箱桥吊的工作原理及结构，确定了系统的设计要求和控制方案，采用PLC作为港口集装箱桥吊控制系统的核心，利用变频器控制电动机的速度。对系统的硬件进行了设计包括电机、变频器、所用到的电气元件和PLC型号选择以及主电路和系统控制电路图的设计。并根据所设计的控制要求进行了梯形图程序的设计。最后用力控监控组态软件对系统组态监控画面进行了设计，通过编辑脚本程序实现了港口集装箱桥吊工作画面的仿真。

本控制系统操作简便，结构简单，工作稳定，实现了自动化，它的高可靠性，保证了工作过程的安全，获得了非常好的预期效果。

关键词：港口集装箱桥吊，PLC，变频器，力控监控组态

ABSTRACT

Gantry crane is before bridge crane distortions of a crane, which is mainly used for Outdoor Yard, and the construction of the loading and unloading operations. The traditional gantry crane adopts relay and series resistance speed regulation as the main controller and the speed adjusting mode, there are many problems.

In this paper, the design of the gantry crane is a based on Siemens S7-200 PLC control, PLC and invertcomposed of variable frequency speed regulation control system to realize the start of a crane, trolley and a hook, line and three speed switch control. At first, the paper introduces the structure and working principle of the gantry crane, determine the requirements of the system design and control scheme, using PLC as the control system of gantry crane of core, the invert control motor speed. The hardware of the system is designed including motor, invert, electric element and PLC model selection and the design of main circuit and system control circuit.. And according to the design of the control requirements of the ladder program design. Finally, the configuration software of the monitoring and controlling system is designed, and the simulation of gantry crane is realized by editing the script program.

This control system is simple, simple in structure, stable in operation, and it can achieve automation, it is highly reliable, and it can guarantee the safety of the working process, and it can get very good effect.

KEY WORDS: gantry crane, PLC, frequency converter, force control monitoring configuration

目　录

第1章 前言

第2章 系统的总体方案设计

2.1 设计要求

2.2 控制方案

第3章 PLC和变频器的介绍

3.1 PLC的介绍

3.1.1 PLC的结构

3.1.2 西门子S7-200系列PLC的简介

3.2 变频器的介绍

3.2.1 变频器的调速原理

3.2.2 变频器的结构

3.2.3 变频器的使用

第4章 系统的硬件设计

4.1 主要设备及所用元器件的选型

4.1.1 电动机的选型

4.1.2变频器的选型

4.1.3 辅助元器件的选型

4.2 PLC的选型

4.3 系统的I/O分配

4.4 系统的电气原理图设计

4.4.1 系统的主电路设计

4.4.2 PLC的接线图设计

4.4.3 控制电路的设计

第5章 系统的软件设计

5.1 STEP 7-Micro/WIN的简介

5.2 程序流程图的设计

5.3 程序的设计及说明

结论

致谢

参考文献

第1章 前言

随着社会经济的发展，在运输业发生了很大的变化，集装箱运输开始兴起了，它的发展在国内外都非常迅速。各个国家对集装箱运输的重视从而使集装箱运输形成了一个完整的体系。为大力搞好集装箱运输，国际标准化组织专门为集装箱做了统一的规定，随后又产生了其他种类的机械化产品，本课题研究的港口集装箱桥吊就是这些机械化产品的代表。集装箱港口集装箱桥吊之前只搬运集装箱，后来的进步使它的工作面更加广泛。在1957年的时候，集装箱龙门起重机才开始发展起来，过了7年以后，轨道式集装箱龙门起重机开始占据了更重要的位置，世界各地都开始使用轨道式集装箱龙门起重机去搬运货物了，轨道式集装箱龙门起重机只在轨道上工作，工作方向易于控制。随后在1969-1970年，轮胎式集装箱龙门起重机占据了发展的位置。现在，世界各地的集装箱港口集装箱桥吊朝着高自动化的方向进步，为了增加港口集装箱桥吊的各种功能并缩短工期，使用工业计算机即可编程逻辑控制器控制港口集装箱桥吊的走行和起升动作，它可以安全、快速，准确的将货物搬运到指定的位置。在物流机械化系统中的设备中，起重机械是不能替代的。社会生产力发展越快，人民的生活水平越高，工业需求越广泛，物料搬运就越多，港口集装箱桥吊使用到的地方也就越普遍。

港口集装箱桥吊被广泛应用于码头货物和施工重地，最近几年在造船厂，造车厂和水电站工地应用也非常多。它的普遍应用主要因为它的机械化装卸对于减轻繁重的体力劳动，提高工作者的生产效率有很大的关系。在工业和施工现场中，港口集装箱桥吊作为主要施工机械用于材料和石块在运输过程的装卸，并将物件吊到安装位置方便进行固定安装等，不仅保证了工程质量，而且解决了人力无法胜任的工作，不仅缩短了工作时间，而且还降低了本钱，这些特点不得不让它成为极其重要的施工机械。港口集装箱桥吊的总体设计，间接反映了当地工业的发展情况，尤其是电气系统方面的设计，将庞大的机器设备和计算机程序控制联系起来，用PLC即可编程逻辑控制器控制港口集装箱桥吊，增加了它的工作年限，对现代港口集装箱装卸有质的帮助。