摘 要

在对MQ4025门座起重机的运行机构的变频调速电气系统设计过程中，首先进行了门座起重机的介绍并对其按照不同标准进行了分类，还介绍了门座式起重机的相关特点和起重机的发展现况及本次论文的设计目标，同时根据本次设计要求，对MQ4025门座起重机的主要参数和运行机构进行了简要描述。然后对变频调速电气系统的总体设计方案进行了综合比较，选择最合适的方案。在制定总体方案之后，对运行机构速电气驱动系统的工作原理进行了分析，根据总体方案的设计对本次设计所采用的电动机，变频器以及PLC进行了计算和相关型号的选择。最后结合设计要求对控制系统进行了设计，包括调速系统，电气原理图以及PLC程序等设计环节，并对变频调速系统的控制原理进行了分析。

关键词：门座式起重机；运行机构；PLC；变频器；变频调速

Abstract

In the design process of the variable frequency speed control electric system of the operating mechanism of the MQ4025 portal crane, the introduction of the portal crane was first introduced and classified according to different standards. The related features of the portal crane and the crane were also introduced. The current development situation and the design goals of this paper are presented. At the same time, according to the design requirements, the main parameters and operating mechanism of the MQ4025 portal crane are briefly described. Then the overall design of the variable frequency speed control electrical system is comprehensively compared, and the most suitable solution is selected. After the overall plan was formulated, the working principle of the operating mechanism of the electric drive system was analyzed. According to the design of the overall plan, the calculation of the motor, the inverter and the PLC used in this design were carried out and the relevant models were selected. Finally, the control system was designed according to the design requirements, including the design steps of speed control system, electrical schematic diagram and PLC program, and the control principle of the variable frequency speed control system was analyzed.

Key Words：Gantry crane；Variable amplitude mechanism；PLC；Variable-frequency Drive； Frequency control

目 录

第1章 绪论 1

1.1 起重机概述 1

1.2 门座式起重机发展现状 2

1.3 问题陈述及本文目标 3

第2章 门座起重机参数及运行机构 4

2.1 MQ4025主要参数 4

2.2 运行机构 6

2.2.1 运行机构简介 6

2.2.2 运行机构部件构成 6

第3章 变频调速的原理与方案分析 8

3.1 运行机构特性分析 8

3.2 电气传动方案的选择 8

3.3 电气元件的选型 9

3.3.1 电气设备的负荷 9

3.3.2 电气元件选型 10

3.4 变频器的配线 12

3.4.1 系统配线图 12

3.4.2 主回路端子的配线 12

3.4.3 变频器基本配线图 13

3.4.4 PG卡配置 14

第4章 PLC控制线路及电路原理图设计 16

4.1 PLC简介及组成 16

4.2 PLC的选型及输入输出地址表 17

4.2.1 PLC选型 17

4.2.2 PLC编程过程 17

4.2.3 PLC输入输出地址表 22

4.3 PLC程序 24

4.3.1 PLC梯形图 24

4.3.2 PLC程序 26

4.3.3 程序仿真结果 29

4.4 附录说明 31

第5章 运行机构电路工作原理分析 33

5.1 工作原理 33

5.2 调速过程分析 33

5.3 制动过程分析 34

5.4 运行机构保护措施分析 34

第6章 经济评估 35

设计小结 36

参考文献 37

附录 38

图A1 运行主电路图 38

图A2 运行电机制动器及风机 39

图A3 防爬器及电缆卷筒 40

图B1 PLC输入电路1 41

图B2 PLC输入电路2 42

图C1 PLC输出电路1 43

图C2 PLC输出电路2 44

图D1 电器元件表 45

致谢 46

绪论

起重机概述

起重机在工程领域得到了广泛地应用，它包括使用吊钩以及其它吊装设备吊运物体，在立体空间中，完成升降、运移等各项循环性工作的机械。它的工作特点是在其整个工作的过程中，短暂、重复、周期性循环及载荷的变化^[1]。一个工作循环包括：取物、货物上升、水平运动、下降、卸载，然后空吊具返回原地。每个工作循环包括满载及空载过程，所需工作机构正反向往复运动，启动及制动多次发生^[2]。

图1.1 门座式起重机

门座式起重机作为臂式起重机中的一种，具有应用、作业环境相对复杂、吊运对象种类繁多、经常需要多机构同时操作、多工种协同作业等作业特点，是起重机械中非常具有代表性的。它由两侧支腿支撑在轨道和地基上面，因此门机能够在地面运动，而支腿下面可通过集卡或者其它流动性车辆。由于其良好的通用性，它在港口码头广泛应用，既可运输散杂货，也可吊装集装箱。门座起重机包含变幅、起升、行走、旋转这四个主要机构^[3]。而在四个机构中又分为工作性机构和非工作性机构。本次毕业设计所涉及的运行机构属于非工作性机构中的一种，与另外三个机构进行互锁，即本机构运行时，其它三个机构立即停止本身的所有工作；而其它的三个机构则不同，他们包含两种工作方式：独立运行和共同运行。根据取物装置、移动方式、驱动方式、回转能力、支撑方式、操作方式等特征可以对起重机械进行分类^[1]。而对于门机，则可以按照下列方式进行分类。

按照实际用途，可以分为装卸用，造船用以及建筑用门座起重机。