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摘 要

可编程序控制器（PLC）与变频器的使用在工业生产中变得越来越常见，在我国沿海的各大港口的散货集装码头卸船机的使用中，可编程序控制器与变频器的应用，具有广泛的应用价值。我们选取较为常见的桥式抓斗卸船机作为研究对象。本文简述了桥式抓斗卸船机的发展过程,行业内自控理论在桥式抓斗卸船机上的使用等内容。对桥式抓斗卸船机的电气控制部分进行系统的综述，包括可编程序控制器与变频技术的发展与应用，这次研究选用西门子系列的可编程序控制器并应用PC端的组态软件进行编程。系统的传动装置主要是变频器，利用变频器对小车抓斗的电机进行调速。

首先，介绍可编程序控制器与桥式抓斗卸船机的研究背景和各自的特点。

第二，对文本的整体框架进行构建并描述本次研究的基本内容，对桥式抓斗卸船机的整体机构进行分析。

第三，对本次研究的所使用的主要元器件进行详细的介绍。PLC的概念分类主要功能特点等。变频技术的发展、结构、分类、工作原理等。人机界面以及行程开关的结构概念等。

第四，对整体电气控制系统的设计以及组态仿真部分。

本次论文结合PLC变频器在桥式抓斗卸船机的应用的课题研究，提供了一种可行的电气控制系统设计方案并已经广泛应用于各大港口。

关键词：可编程序控制器（PLC）；变频器；桥式抓斗卸船机

Application Design of PLC Frequency Converter in Grabbing of Bridge Grab Ship

ABSTRACT

With the development of industrial information, the use of programmable controller and frequency converter is more and more widely in industry.The research object is the electrical control part is widely used in bridge type grab bulk container terminal in the ship unloader.This article not only describes the bridge grab ship unloader of the development process as well as automatic control technology in the machinery above and outlines the unloader technology is technological advances.Other components PLC and inverter, and so in this study used in the paper are also enumerated in detail, make a detailed introduction.The use of programmable logic controller Siemens S7-200 series produced by the company and use its configuration software on the PC side of the overall program design.The main device is the transmission, which the drive frequency adjustment to achieve the speed of the motor.Next, the main part of the thesis are introduced.Firstly, the research background and the programmable logic controller bridge grab ship unloader and their respective characteristics.Second, build the overall framework of the text and description of the basic contents of this study, the overall institutional bridge grab ship unloader for analysis.Third, the main components of this study used a detailed introduction to the concept of the structure of the PLC concept of classification and other main features, the development of inverter technology, structure, classification, and other works, man-machine interface and limit switches Wait.Fourth, the overall electrical control system design and simulation program part.The paper combines PLC inverter bridge grab ship unloader research applications, providing a viable electrical control system design, and has been widely used in major ports.

Keywords:PLC; Converter; Bridge type grab ship unloader;

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.1.1简要概述 1

1.1.2自动控制技术与变频调速技术在桥式卸船机上的应用 2

1.2设计框架研究基本内容 3

1.2.1 研究的基本内容 3

1.2.2 设计框架 3

第二章 主要原器件的介绍与使用 4

2.1 PLC概念发展以及功能 4

2.1.1 PLC概念及发展 4

2.1.2 PLC主要功能 4

2.2变频器的概念与发展应用 5

2.2.2变频调速技术的发展 5

2.2.3变频器的结构与分类 5

2.3人机界面的介绍与分类 6

2.3.1人机界面的介绍 6

2.3.2人机界面的组成以及工作原理 6

2.3.3人机界面的基本功能 7

2.3.4人机界面的分类 7

2.4其他元器件的使用 8

第三章 桥式抓斗卸船机控制系统的设计 9

3.1桥式抓斗卸船机大车部分的设计 10

3.1.1大车硬件部分的描述 10

3.1.2大车运行时的控制要求 10

3.2桥式抓斗卸船机的小车部分的设计 10

3.2.1小车硬件部分的描述 10

3.2.2小车的分类与选择 10

3.2.3小车的控制要求 11

3.3卸船机抓斗部分的设计 11

3.3.1对抓斗自动控制位置点的定义标注 11

3.3.2抓斗运行过程的描述 12

3.4变频器的选型要求 12

第四章 软件控制部分 13

4.1控制系统总体框图 13

4.2 PLC的选型 14

4.2.1 PLC的I/O分配表 15

4.2.2 PLC梯形图 17

4.2.3 桥式抓斗卸船机PLC的控制系统的输入输出接线图 19

4.2.4 系统电路图 20

4.3 变频器的选型 20

4.3.1 变频器参数的设置 20

4.4 系统通讯网络 21

4.5 程序调试及组态仿真 21

第五章 总结部分 25

5.1毕业设计遇到的问题以及解决方法 25

5.2对桥式抓斗卸船机控制系统未来的展望 26

结束语 26

致谢 26

参考文献 27

第一章 绪论

1.1 课题背景

在步入电气时代的当下，可编程序控制器（PLC）在工业化过程中逐渐成为自动化系统中控制过程的主导控制器。在PLC出现的几十年里发展十分迅速并得到广泛应用，传统的利用继电器的控制已经逐渐淘汰。而本次研究的对象是PLC与变频器在桥式抓斗卸船机上面的应用，卸船机是码头前沿的大型装卸设备，卸船机的电气控制改造对于卸船机的工作效率的提升有着一定的意义。

1.1.1 简要概述

桥式抓斗卸船机在我国中小集货码头，或是在某些地域发电厂装卸煤码头中使用率最高的设备。它具有设配技术完善、设配使用环境要求低、故障系数低、维修方便等优点。桥式抓斗卸船机作为所有卸船机众多种类中的一种。其可以分为绳索牵引小车式和自行小车式。随着码头行业加速向现代化发展，其中机器的装卸能力再不断扩大，为了实现该现状，码头卸船机的工作指标和额定工作效率也必然随之变化。桥式抓斗卸船机主要由四个部分构成。抓斗开关部分、小车左右移动部分、升降部分及大车前后移动部分。升降部分用来实现抓斗的上升和下降、浅挖和深挖等功能。小车左右移动部分完实现抓斗的平移。大车前后移动部分实现整台卸船机的移动。其大致构造如下图。

图1-1 卸船机构造图

1.1.2自动控制技术与变频调速技术在桥式卸船机上的应用

第一阶段为九十年代末，我们国家自主研发的卸船机都是比较简单、粗略的，只能运作于特定生产现场及码头；第二个阶段为二十世纪末到二十一世纪初，国内卸船机技术逐渐提高，国产卸船机向大型化发展，我国能将一些自己的技术应用于自主研发的卸船机之中，国内外客户逐渐了解认可我国研发生产的卸船机；第三阶段是二十一世纪之后，国内外的技术水平相差的已经相差很小，大型自主生产的卸船机已然停泊于各大码头，并且出口相当一部分国外码头

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