摘 要

起重机作为物料搬运系统的一种重要设备，无论在桥屋建筑、交通运输、工业生产中都发挥着重要作用，在整个国民经济中有着十分重要的地位。因此，对于起重机的运行效率的提高，在运行时设备的安全可靠，物料搬运成本的降低等方面的改进是十分重要的。而传统的起重机拖动控制系统的拖动电机多数都是采用绕线式异步电动机，通过继电-接触器控制改变在转子回路中串入的电阻对电机进行有级调速。这种控制方式存在调速范围小、起动电流大、磨损严重、能耗大、线路故障率高、维修量大等问题，大大减短了起重机的使用寿命。

针对以上出现在起重机控制系统中存在的问题，本论文将可编程控制器PLC和变频调速运用于起重机拖动控制系统上，并对该系统进行了较为详细的研究与设计。

本课题的研究对象为桥式起重机，研究变频调速系统和PLC控制技术在起重机中的应用。起重机拖动控制系统主要由三个基本独立的拖动系统组成。大车拖动控制系统：拖动整台起重机做“横向”运动。小车拖动系统：拖动吊钩及重物顺着横架做“纵向”运动。吊钩拖动系统：拖动重物做吊起或上下运动。三个系统用变频器传动PLC加以控制。

关键词：变频调速; 可编程控制器; 桥式起重机

Abstract

As an important material handling equipment crane systems, both in the bridge house construction, transportation, industrial production plays an important role, has a very important position in the national economy.Therefore, to improve operating efficiency cranes to ensure the safety and reliability of operation, reduce material handling costs are very important. The traditional crane driving control system mostly uses wound rotor induction motor driven by relay - contactor control to change the rotor circuit in series of resistors step regulation. This control small-scale presence of the governor, starting current, severe wear, energy consumption, line failure rate, the amount of maintenance and so on, greatly reduce the short life of the crane.

For crane control system over the problems arise, the paper programmable controller PLC and used crane driving control system, and the system for a more detailed study and design.

In this project for the bridge crane, study frequency control system and PLC control technology in Crane.Crane driving control system mainly consists of three basic independent drive system components.Crane driving control system: Drag the entire crane to do the "horizontal" movement. Trolley drive system: Drag hook and weight was hung down to do "vertical" movement. Drag hook system: do heavy lifting or dragging up and down motion.Three systems are controlled by the inverter drive PLC.

Keywords: Frequency Control; PLC; Bridge crane

目 录

第1章 绪 论 1

1.1 课题研究的背景、目的与意义 1

1.2 桥式起重机拖动控制系统的国内外发展概况 1

1.2.1 桥式起重机拖动控制系统的国内发展概况 1

1.2.2 桥式起重机拖动控制系统的国内发展概况 2

1.3 课题研究内容 2

第2章 桥式起重机、变频调速和PLC简介 4

2.1 桥式起重机及其吊钩部分简介 4

2.1.1 桥式起重机简介 4

2.1.2 吊钩运行特点及控制要求 4

2.2 变频调速及变频器简介 5

2.2.1 变频调速的基本原理 5

2.2.2 变频器的基本结构 6

2.3 可编程控制器PLC简介 7

第3章 接线图与硬件设计 8

3.1 总体原理框图 8

3.2 主电路图 9

3.3 电动机及变频器选型 10

3.3.1 电动机选型 10

3.3.2 变频器选型 11

3.3.3 变频器接线图 13

3.4 其他器件选型 15

3.4.1 断路器 15

3.4.2 熔断器 16

3.4.3 接触器 16

3.4.4 交流电抗器 17

3.4.5 热继电器 17

第4章 PLC在起重机中的运用 19

4.1 西门子S7-200介绍 19

4.2 西门子S7-200主要功能模块介绍 19

4.2.1 西门子S7-200的CPU模块 19

4.2.2 西门子S7-200的扩展模块 19

4.3 PLC的I/O点及地址分配 20

4.4 PLC的系统配置及接线图 22

4.5 起重机PLC吊钩部分工作过程 26

第5章 结论与展望 27

5.1 结论 27

5.2 展望 27

参考文献 29

附录A 系统各部分电路图 30

附录B 元器件表 33

致 谢 34

第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景、目的与意义

在当今世界，时代在飞速发展，科学技术也在不断进步，而起重机无论在交通运输、桥屋建筑、工业生产中都发挥着巨大作用，在整个国民经济中有着十分重要的地位。因此，对于起重机的运行效率的提高，在运行时设备的安全可靠，物料搬运成本的降低等方面的改进是十分重要的。而传统的起重机拖动控制系统的拖动电机多数都是采用绕线式异步电动机，通过继电-接触器控制改变在转子回路中串入的电阻对电机进行有级调速。这种控制方式存在调速范围小、起动电流大、磨损严重、能耗大、线路故障率高、维修量大等问题，大大减短了起重机的使用寿命。因此，在电气控制上应该采用平滑的无级调速是解决问题的有效手段。

近年来，电机调速方式越来越多的使用变频调速，同时，随着计算机技术、电力电子技术和自动控制技术的飞猛发展，为可编程控制器控制变频调速应用到起重机中创造了有利条件。变频调速技术以其优异的调速、启动和制动性能、高效率、高可靠性以及良好的节能效果可以显著提高起重机的整体特性，同时可以使得传统起重机拖动控制系统存在的诸多问题得到解决。