摘 要

门座式起重机在社会经济迅速发展,国家港口数量和规模都在不断增大的背景下扮演着越来越重要的角色。本文首先对门座式起重机整机进行介绍，再此基础上对变幅机构的电气控制系统进行分析设计，将变频调速与PLC控制应用到变幅机构的控制系统中，这不仅可以完成门机变幅机构的动作控制和电气元件故障的检测与显示等功能，而且还可以完成一系列复杂动作的过程控制，最后对所设计的系统工作过程进行了说明。

本文所设计的门机变幅机构的电气系统整体为由PLC控制变频器进而来控制变频电机的正反转及转速，从而实现增减幅和调速等一系列动作。变频器上带有编码器接口，采用带PG的矢量闭环控制模式。系统具有足够的调速硬度和良好的低频转矩特性，PLC实时读取变频器的数据，并通过输入给PLC的主令控制器信号控制变频器的频率及电机的转速。同时本系统还设有短路、过载、零位、缺相等电路保护装置以及增幅和减幅的预限位和极限位等限位保护装置，外加增幅旁路和故障复位等辅助功能。

关键词：起重机；变幅机构；电气系统

Abstract

Portal crane plays a more and more important role in the background of rapid development of society and economy and the increase of the national port number and scale. At first, this paper introduces the gantry crane machine. Then it carries on the analysis and design of the luffing mechanism of the electric control system. And it applies frequency control of motor speed control with PLC to the control of the luffing mechanism system. Not only it can complete crane luffing mechanism motion control and electrical components of fault detection and display, but also can complete a series of complex process control. Finally, it makes an instruction of the work process.

In this paper, the design of gantry crane luffing mechanism of the electrical system as a whole by inverter and PLC control to control the frequency conversion motor and reversing and speed, so as to achieve image and increase or decrease speed adjustment and a series of actions. The Inverter has encoder interface, using the vector closed-loop control mode with PG. System has enough hardness and torque characteristics of low frequency of speed regulation, and the real-time read data of frequency converter, PLC. And through the input to the main controller PLC signals to control the frequency of the inverter and motor speed. Simultaneously this system also has a short circuit, overload, equal zero, the lack of circuit protection devices, as well as the growth and the damping of limit and the limit and limit protection device. Auxiliary functions such as growth of bypass and fault reset are involved too.

Key Words：Crane；Amplitude variation mechanism；electrical system.

目 录

第一章 绪 论 1

1.1门座式起重机简介 1

1.2设计目的及意义 2

1.3起重机主要技术参数 2

1.4门座起重机的变幅机构概述 3

1.4.1变幅机构的简介 3

1.4.2变幅机构的驱动系统 4

1.4.3变幅机构的机构性能 4

1.5本文的主要内容 5

第二章 变频调速系统的应用 6

2.1变频调速的原理 6

2.2变频调速方式的优点 7

2.3 变频调速系统的设计 8

2.4 变频器的型号选择 8

2.5 变频器参数设置 9

第三章 可编程控制器（PLC）的应用 11

3.1 可编程控制器（PLC）概述 11

3.2 PLC 的主要特点 11

3.3 PLC 的基本组成 11

3.4 PLC 的型号选择 12

3.5 PLC及其扩展模块的具体参数 12

第四章 变幅机构电气控制系统设计 14

4.1整体设计概述 14

4.2变幅机构主电路设计 14

4.3变幅机构主令控制器及保护装置的设计 15

4.3.1主令控制器的设计 15

4.3.2保护装置的设计 15

4.4变幅机构PLC控制系统设计 16

4.4.1 PLC输入/输出地址表 16

4.4.2 PLC输入/输出接线图 17

4.4.3 PLC梯形图及指令语句表 17

第五章 变幅机构工作过程说明 19

第六章 经济性分析 28

设计总结 29

致 谢 30

参考文献 31

附 录 33

第一章 绪 论

1.1门座式起重机简介

门座式起重机是一种在各个方面都被广泛应用的起重机械，如在港口装卸作业方面、在船厂安装作业方面以及在其他它生产实际中都发挥着越来越重要的作用,它因为用户对于性能的不同要求以及使用场地的不同而具有各种各样的结构类型。门座式起重机如图1一1所示。