畢業(yè)設(shè)計(jì)---塔式起重機(jī)的電氣控制設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　塔式起重機(jī)的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　電氣與信息工程學(xué)院</b></p><p>　　塔式起重機(jī)的電氣控制設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：可編程控制器是一種為工業(yè)控制所設(shè)計(jì)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，在各種自動(dòng)控制

2、系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。利用PLC對(duì)老設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，是工廠提高設(shè)備利用率，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的有效途徑。在現(xiàn)代社會(huì)里,塔式起重機(jī)廣泛應(yīng)用于冶金、化工、船舶及其他企業(yè)，為了保證其工作的安全可靠，需要定期測(cè)試。文中提出采用可編程控制（PLC）技術(shù)，可以高效率、高質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)檢測(cè)。隨著科技的進(jìn)步, 研究可編程序控制器（PLC）在塔式起重機(jī)中的控制運(yùn)用是一個(gè)非常有意義的課題。本次課題內(nèi)容為用可編程序控制器（PL

3、C）控制塔式起重機(jī)。主要目的是解決目前塔式起重機(jī)控制中存在的一些問(wèn)題，合理地利用PLC的硬件資源和軟件資源，充分利用各種指令的簡(jiǎn)化控制程序，做到控制程序應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，便于理解，并有一定的規(guī)律性以便能適合于不同控制的要求。由于對(duì)塔式起重機(jī)的檢測(cè)需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，就要求檢測(cè)控制設(shè)備要接線(xiàn)方便、便于攜帶、工作可靠、控制靈活，PLC可以滿(mǎn)足這些要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：塔式起重機(jī)；PLC；控制梯形圖</p&g

4、t;<p>　　The Design of tower type derrick -control</p><p>　　Abstract: Programming logic controleis is a kind of an industry control design of appropriation calculator, have an extensive application in

5、various auto control system. Make use of PLC to carry on the technique reformation to the old equipments, is the factory exaltation equipments utilization, raise the product quality and yield, ease the valid path that th

6、e worker labors strength.In modern society, Tower came has been applied different enterprise such as metallurgical industry ,chemical indus</p><p>　　Key Words: Tower came; PLC; P</p><p><b>

7、;　　目 錄</b></p><p><b>　　1 概述1</b></p><p>　　2塔式起重機(jī)的發(fā)展及控制現(xiàn)狀1</p><p>　　2．1塔機(jī)的發(fā)展1</p><p>　　2．2傳統(tǒng)的塔式起重機(jī)的控制現(xiàn)狀2</p><p>　　2．3塔機(jī)的優(yōu)點(diǎn)塔機(jī)產(chǎn)品分類(lèi)3&

8、lt;/p><p>　　2．4塔機(jī)的電氣設(shè)備4</p><p>　　2．5塔機(jī)的工作機(jī)構(gòu)4</p><p>　　3 PLC的選擇與課題介紹5</p><p>　　3．1 PLC的發(fā)展5</p><p>　　3．2 PLC的控制原理5</p><p>　　3．3 用PLC控制塔機(jī)的優(yōu)越性

9、6</p><p>　　3．4 塔機(jī)的電氣控制設(shè)計(jì)內(nèi)容7</p><p>　　3．5 PLC的選型7</p><p>　　3．6塔式起重機(jī)PLC控制系統(tǒng)原理11</p><p>　　4塔式起重機(jī)電氣控制的硬件設(shè)計(jì)12</p><p>　　4．1塔機(jī)電動(dòng)機(jī)控制電路設(shè)計(jì)12</p><p>

10、;　　4．2PLC的輸入輸出接線(xiàn)設(shè)計(jì)13</p><p>　　4．3 流程圖15</p><p>　　5 塔式起重機(jī)控制的軟件設(shè)計(jì)15</p><p>　　5．1進(jìn)退機(jī)構(gòu)工作設(shè)計(jì)16</p><p><b>　　17</b></p><p>　　5．2左、右行機(jī)構(gòu)工作設(shè)計(jì)18</

11、p><p>　　5．3起升機(jī)構(gòu)工作設(shè)計(jì)20</p><p>　　5．4 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)22</p><p>　　5．5聲光指示控制設(shè)計(jì)24</p><p>　　5．5限位保護(hù)閉鎖及復(fù)位操作設(shè)計(jì)24</p><p><b>　　6 結(jié)束語(yǔ)26</b></p><p><

12、;b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　附錄29</b></p><p>　　附錄1 程序清單29</p><p>　　附錄2 設(shè)計(jì)圖紙29</p><p>　　塔式起重機(jī)的電氣控制設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1 概述</b>

13、;</p><p>　　本人設(shè)計(jì)內(nèi)容為用可編程序控制器（PLC）控制塔式起重機(jī)，主要設(shè)計(jì)其電氣控制部分。</p><p>　　本人設(shè)計(jì)課題由朱學(xué)來(lái)老師提供，并得到電氣與信息學(xué)院批準(zhǔn)，其主要目的是解決目前塔式起重機(jī)控制中存在的一些問(wèn)題，合理地利用PLC的硬件資源和軟件資源，提高塔式起重機(jī)的安全可靠性和操作的靈活性，減少PLC的輸入輸出端口，充分利用各種指令的簡(jiǎn)化控制程序，做到控制程序簡(jiǎn)單化，

14、便于理解，并有一定的規(guī)律性以便能適合于不同情況下的控制要求。</p><p>　　本人設(shè)計(jì)主要研究塔式起重機(jī)的電氣控制硬、軟件系統(tǒng)，并且簡(jiǎn)單的介紹PLC的發(fā)展以及所選PLC的性能。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)從選PLC型號(hào)著手，根據(jù)輸入輸出信號(hào)正確的設(shè)計(jì)PLC接線(xiàn)圖，完成硬件部分設(shè)計(jì)，最后設(shè)計(jì)出合理的梯形圖，完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p><p>　　2塔式起重機(jī)的發(fā)展

15、及控制現(xiàn)狀</p><p><b>　　2．1塔機(jī)的發(fā)展</b></p><p>　　塔式起重機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)塔機(jī)，亦稱(chēng)塔吊，起源于西歐。20世紀(jì)末20余年國(guó)外塔機(jī)技術(shù)發(fā)展的主要特點(diǎn)是：</p><p>　　組合塔機(jī)（Combination crane）或稱(chēng)模塊塔機(jī)（Modular tower crane）得到迅速發(fā)展。</p><p

16、>　　一些超重型塔機(jī)相繼問(wèn)世</p><p>　　適應(yīng)都市改建需要的城市塔機(jī)（City Crane）應(yīng)運(yùn)而生并得到發(fā)展。</p><p>　　安裝架設(shè)速度快，450~900kN*m級(jí)塔機(jī)借助液壓伸縮臂汽車(chē)起重機(jī)作為安裝輔機(jī)，在4~6小時(shí)內(nèi)可以安裝完畢。</p><p>　　采用較完善的調(diào)速，操控系統(tǒng)和電子儀表。</p><p>　　進(jìn)入

17、20世紀(jì)90年代以后，我國(guó)塔機(jī)行業(yè)隨著全國(guó)范圍建筑任務(wù)的增加進(jìn)入了一個(gè)新的全盛時(shí)期，年產(chǎn)量連年猛增，全國(guó)塔機(jī)總擁有量截至2000年約為6萬(wàn)臺(tái)，塔機(jī)出口業(yè)務(wù)始于1988年曾一度極為興旺，據(jù)統(tǒng)計(jì)1993~1997年出口共創(chuàng)匯近8400萬(wàn)美圓。至此，無(wú)論從生產(chǎn)規(guī)模，應(yīng)用范圍和塔機(jī)總量等角度來(lái)衡量，我國(guó)均堪稱(chēng)世界首號(hào)塔機(jī)大國(guó)。</p><p>　　塔機(jī)的學(xué)名為塔式回轉(zhuǎn)起重機(jī)，屬于一種非連續(xù)性搬運(yùn)機(jī)械 </p>

18、<p>　　2．2傳統(tǒng)的塔式起重機(jī)的控制現(xiàn)狀 </p><p>　　塔 式 起 重機(jī)是我們建筑機(jī)械的關(guān)鍵設(shè)備在建筑施工中起著重要作用，我們只用了五十時(shí)間走完了國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家上百年塔機(jī)發(fā)展的路程，如今已達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家水平并躋身于當(dāng)代國(guó)際市場(chǎng)隨著高層建筑發(fā)展，對(duì)施工機(jī)械提出了新的要求.于是，160TM附著式、45TM內(nèi)爬式、120TM自升式等都由我國(guó)自己設(shè)計(jì)并制造;八十年代，國(guó)家建設(shè)突飛猛進(jìn)，建筑用最

19、大的250TM塔機(jī)也應(yīng)運(yùn)而生.進(jìn)人九十年代，現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)塔機(jī)要求越來(lái)越高，眾多城市大型建筑、水利、電力、橋梁等不斷增加，市場(chǎng)的要求加快了新產(chǎn)品發(fā)的力度，先后有400TM900TM水平臂和300TM動(dòng)臂式塔機(jī)，叩年代開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的塔機(jī)產(chǎn)品技術(shù)性能均顯著提高，起升機(jī)構(gòu)采用三速電機(jī)驅(qū)動(dòng)、渦流制動(dòng)、電動(dòng)換擋減速箱，變幅回轉(zhuǎn)采用雙速電機(jī)液力聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)，或采用變頻調(diào)速，有多種速度，工作平穩(wěn)生產(chǎn)效率高.安全裝置齊全，動(dòng)作靈敏可靠，裝有

20、防止誤操作和野蠻操作裝置，可杜絕安全事故。隨著 功 率 電子技術(shù)的發(fā)展，早在六十年代后期，國(guó)外就開(kāi)始致力于晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究目前，該技術(shù)己進(jìn)入了成熟穩(wěn)定的發(fā)展應(yīng)用階段.可編程序控制器P硯引人到交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)后，使傳動(dòng)</p><p>　　2．3塔機(jī)的優(yōu)點(diǎn)塔機(jī)產(chǎn)品分類(lèi)</p><p>　　表2.1 塔機(jī)分類(lèi)形式及代號(hào)</p><p><b>

21、　　塔機(jī)工作級(jí)別</b></p><p>　　塔機(jī)工作級(jí)別是設(shè)計(jì)人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)，根據(jù)利用等級(jí)和載荷狀態(tài)，塔機(jī)分為6個(gè)工作級(jí)別。</p><p><b>　　塔機(jī)載荷</b></p><p>　　始終或經(jīng)常作用在塔機(jī)上的載荷統(tǒng)屬基本載荷，其中包括：自重載荷，起升載荷，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)加減速引起的動(dòng)載負(fù)荷及離心力。

22、</p><p><b>　　塔機(jī)參數(shù)</b></p><p>　　塔機(jī)參數(shù)包括基本參數(shù)和主參數(shù)，基本參數(shù)共10項(xiàng)。</p><p>　　幅度 塔機(jī)空載時(shí)塔機(jī)回轉(zhuǎn)中心線(xiàn)至吊鉤中心垂線(xiàn)的水平距離。</p><p>　　起升高度 空載時(shí)，對(duì)軌道式塔機(jī)，是吊鉤內(nèi)最低點(diǎn)到軌頂面的距離，對(duì)其他形式起重機(jī)，則為吊鉤內(nèi)

23、最低點(diǎn)到支承面的距離。</p><p>　　額定起升載荷 在規(guī)定幅度時(shí)的最大起升載荷，包括物品、取物裝置的重量</p><p>　　軸距 同一側(cè)行走輪的軸心線(xiàn)或一組行走輪中心線(xiàn)之間的距離</p><p>　　輪距 同一軸心線(xiàn)左右兩個(gè)行走輪或左右兩側(cè)行走輪組、輪胎或輪胎組中心徑向平面間的距離</p><p>　　起重機(jī)重量 包括平衡重、

24、壓重和整機(jī)重</p><p>　　尾部回轉(zhuǎn)半徑 回轉(zhuǎn)中心線(xiàn)至平衡重或平衡臂端部最大距離</p><p>　　額定起升速度 在額定起升載荷時(shí)，對(duì)于一定的卷筒卷繞外層鋼絲繩中心直徑，變速檔位，滑輪組倍率和電動(dòng)機(jī)額定工況所能達(dá)到的最大穩(wěn)定起升速度</p><p>　　額定回轉(zhuǎn)速度 帶額定起升載荷回轉(zhuǎn)時(shí)的最大穩(wěn)定轉(zhuǎn)速</p><p>　　

25、最低穩(wěn)定速度 為了起升載荷安裝就位的需要，起升機(jī)構(gòu)具有的最小速度</p><p>　　塔機(jī)的主參數(shù)是公稱(chēng)起重力矩</p><p><b>　　表2.2</b></p><p>　　2．4塔機(jī)的電氣設(shè)備</p><p>　　塔機(jī)的主要電氣設(shè)備包括：</p><p>　　電纜卷筒－中央集電環(huán)<

26、;/p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　操縱電動(dòng)機(jī)用的電器，如：控制器、主令控制器、接觸器、繼電器和制動(dòng)器等</p><p>　　保護(hù)電器：自動(dòng)熔斷器，過(guò)電流繼電器和限位開(kāi)關(guān)等</p><p>　　主副回路中的控制、切換電器，如：按鈕、開(kāi)關(guān)和儀表</p><p>　　屬于輔助電

27、氣設(shè)備的有：照明燈、信號(hào)燈、電鈴、喇叭、通信手機(jī)等。</p><p>　　2．5塔機(jī)的工作機(jī)構(gòu)</p><p>　　塔機(jī)的工作機(jī)構(gòu)有5種：起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、小車(chē)牽引機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和大車(chē)走行機(jī)構(gòu)。</p><p>　　動(dòng)臂式塔機(jī)設(shè)臂架變幅機(jī)構(gòu)，兼有架設(shè)和變幅2種功能。</p><p>　　小車(chē)變幅水平臂架塔機(jī)設(shè)小車(chē)牽引機(jī)構(gòu)，或稱(chēng)小車(chē)變幅機(jī)構(gòu)。

28、</p><p>　　固定式塔機(jī)不設(shè)大車(chē)走行機(jī)構(gòu)。</p><p>　　起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、小車(chē)牽引機(jī)構(gòu)在構(gòu)造上極為相似，均由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器和卷筒等部件構(gòu)成。</p><p>　　3 PLC的選擇與課題介紹</p><p>　　3．1 PLC的發(fā)展</p><p>　　可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的

29、電子系統(tǒng),是專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，可編程控制器（Programmable Controller）縮寫(xiě)為PC，為與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC（Personal Computer）相區(qū)別，在PC中加一個(gè)L，稱(chēng)可編程控制器為PLC。</p><p>　　可編程序控制器問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，產(chǎn)品現(xiàn)已發(fā)展到第四代。1969年美國(guó)的DEC公司研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器，投入到通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)線(xiàn)控制中，取的了滿(mǎn)意的效

30、果，從此開(kāi)啟了PLC的新紀(jì)元。1971年日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快就研制成了日本第一臺(tái)可編程序控制器DSC-8。1973到1974年西德和法國(guó)開(kāi)始研制自己的可編程序控制器。1974年我國(guó)開(kāi)始研制可編程序控制器。</p><p>　　可編程序控制器為了適應(yīng)在工業(yè)環(huán)境中使用，有如下的特點(diǎn)：</p><p>　　A．可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；</p><p>　　B．

31、控制程序可變，具有很好的柔性；</p><p>　　C．編程簡(jiǎn)單，使用方便；</p><p><b>　　D．功能完善；</b></p><p>　　E．?dāng)U充方便，組合靈活；</p><p>　　F．減少控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工的工作量；</p><p>　　G．體積小，重量輕，是“機(jī)電一體化”特有的產(chǎn)

32、品。</p><p>　　從PLC的發(fā)展趨勢(shì)看，PLC控制技術(shù)將成為今后工業(yè)自動(dòng)化的主要控制技術(shù)。在未來(lái)的工業(yè)生產(chǎn)中，PLC技術(shù)、機(jī)器人、CAD/CAM和數(shù)控技術(shù)等將成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的支柱技術(shù)。</p><p>　　3．2 PLC的控制原理 </p><p>　　可編程控制器是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其核心就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。但由于有接口器件及監(jiān)控軟件的包圍，因此，其外

33、形不像計(jì)算機(jī)，操作使用方法、編程語(yǔ)言甚至工作原理都與計(jì)算機(jī)有所不同。另一方面，作為繼電控制盤(pán)的替代物，由于其核心為計(jì)算機(jī)芯片，因此與繼電器控制邏輯的工作原理也有很大區(qū)別。</p><p>　　可編程控制器的工作過(guò)程如下：</p><p><b>　　a)輸入處理</b></p><p>　　程序執(zhí)行前，可變成控制器的全部輸入端子的通/斷狀態(tài)讀入

34、輸入映像寄存器。在程序執(zhí)行中，即使輸入狀態(tài)變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不變，直到下一掃描周期的輸入處理階段才讀入這變化。另外，輸入觸點(diǎn)從通（ON）→斷（OFF）[或從斷（OFF）→通（ON）]變化到處于確定狀態(tài)止，輸入濾波器還有一響應(yīng)延遲時(shí)間（約10ms）。</p><p><b>　　b)程序處理</b></p><p>　　對(duì)應(yīng)用戶(hù)程序存儲(chǔ)器所存的指令，從輸入映像

35、寄存器和其他軟元件的映像寄存器中將有關(guān)軟元件的通、斷狀態(tài)讀出，從0步開(kāi)始順序運(yùn)算，每次結(jié)果都寫(xiě)入有關(guān)的映像寄存器，因此，各軟元件（X除外）的映像寄存器的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行在不斷變化。</p><p>　　輸出繼電器的內(nèi)部觸點(diǎn)的動(dòng)作由輸出映像寄存器的內(nèi)容決定。</p><p><b>　　c)輸出處理</b></p><p>　　全部指令執(zhí)行完畢

36、，將輸出Y的映像寄存器的通、斷狀態(tài)向輸出鎖存寄存器傳送，成為可編程控制器的實(shí)際輸出?？删幊炭刂破鲀?nèi)的外部輸出觸點(diǎn)對(duì)輸出軟元件的動(dòng)作有一個(gè)響應(yīng)時(shí)間，即要有一個(gè)延遲才動(dòng)作。</p><p>　　3．3 用PLC控制塔機(jī)的優(yōu)越性</p><p>　　《可編程控制器原理及應(yīng)用》為電氣控制、機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一。它所涵蓋的知識(shí)面相當(dāng)廣泛，對(duì)學(xué)生的要求比較高。不僅要具備良好的編程知識(shí)，而

37、且還應(yīng)具備其它相關(guān)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)，并具有主動(dòng)探索知識(shí)的能力?？删幊炭刂破魇抢^單片機(jī)、STD總線(xiàn)后微機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用的又一里程碑。由于極高的可靠性及應(yīng)用極為方便，國(guó)內(nèi)外正在迅速普及應(yīng)用，并提高發(fā)展。它早已突破純粹開(kāi)關(guān)量控制的局限而進(jìn)入到過(guò)程控制、位置控制、通信網(wǎng)絡(luò)　圖形工作站等領(lǐng)域，成為機(jī)電控制及過(guò)程控制不可缺少的核心控制部分。微機(jī)技術(shù)已經(jīng)并繼續(xù)在改變世界。以微機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的可編程控制器也正在改變著工廠自動(dòng)控制的面貌。近20年來(lái)隨著科學(xué)技

38、術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器以其可靠性極高，能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗(yàn)使用極方便的巨大優(yōu)越性，迅速占領(lǐng)工業(yè)自控領(lǐng)域，成為工業(yè)自動(dòng)控制的首選產(chǎn)品，與機(jī)器人、CAD/CAM并稱(chēng)為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。</p><p>　　起重機(jī)是一種循環(huán)、間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，主要用于物料的裝卸，在工業(yè)生產(chǎn)、建筑及物流系統(tǒng)中是不可缺少的設(shè)備，有著廣泛的用途。塔式起重機(jī)是起重機(jī)的一種，適用于冶金、水泥、化工、及其他企業(yè)的倉(cāng)庫(kù)和車(chē)間，在室內(nèi)或露天

39、的固定空間，從事礦石、石灰石、礦粉、焦渣、焦碳、煤、礦等散粒物料的搬運(yùn)工作。由于該類(lèi)型設(shè)備笨重，運(yùn)輸安裝困難，對(duì)其他產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)一般要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。</p><p>　　由于對(duì)塔式起重機(jī)的檢測(cè)需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，就要求檢測(cè)控制設(shè)備要接線(xiàn)方便、便于攜帶、工作可靠、控制靈活、PLC可以滿(mǎn)足這些要求。</p><p>　　3．4 塔機(jī)的電氣控制設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　我

40、主要設(shè)計(jì)起重機(jī)的PLC控制系統(tǒng)，主要完成電氣控制部分，起重機(jī)控制應(yīng)具有靈活的控制方式，合理的運(yùn)行方式。</p><p>　　塔機(jī)工作機(jī)構(gòu)分為5種：起升機(jī)構(gòu)；變幅機(jī)構(gòu)；小車(chē)牽引機(jī)構(gòu)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和大車(chē)走行機(jī)構(gòu)。動(dòng)臂式塔機(jī)設(shè)臂架變幅機(jī)構(gòu)，兼有架設(shè)和變幅兩種功能。起升機(jī)構(gòu)，變幅機(jī)構(gòu)及小車(chē)牽引機(jī)構(gòu)在構(gòu)造上極為相似，均由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器和卷筒等部件組成。</p><p>　　3．5 PLC

41、的選型</p><p>　　CPM1A系列PLC是歐姆龍公司生產(chǎn)的小型整體式可編程序控制器。其結(jié)構(gòu)緊湊，功能性強(qiáng)。</p><p>　　CPM1A系列PLC屬于高性能小型機(jī)，它包括多種類(lèi)型的主機(jī)，I/O擴(kuò)展單元、實(shí)現(xiàn)模擬量輸入/輸出的特殊功能單元以及實(shí)現(xiàn)對(duì)外通信的通信單元等。CPM1A系列PLC主機(jī)類(lèi)型見(jiàn)表。</p><p>　　表 3-1 PLC主機(jī)類(lèi)型</

42、p><p><b>　　續(xù)表3.1</b></p><p>　　CPM1A系列PLC為防止因輸入信號(hào)抖動(dòng)以及外部干涉而造成的誤動(dòng)作，對(duì)輸入信號(hào)配備了可選擇輸入時(shí)間常數(shù)（1ms/2ms/4ms/8ms/16ms/32ms/64ms/128ms）的輸入濾波器，實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)的輸入/輸出。</p><p>　　在CPM1A系列PLC主機(jī)的的面板上。除了正常的

43、運(yùn)行顯示外，還包括兩個(gè)可預(yù)置數(shù)據(jù)的模擬量設(shè)定電位器及連接外部設(shè)備和編輯器的外設(shè)端口，用戶(hù)可以通過(guò)RS-232C或RS-422通信適配器連接其他PLC或上位計(jì)算機(jī)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　CPM1A系列PLC具有豐富的指令系統(tǒng)，其常用指令有17條，其他應(yīng)用指令有76條。除了基本邏輯指令、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器指令、移位寄存器指令外，還有算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算指令、數(shù)據(jù)傳送指令、數(shù)據(jù)比較指令、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令、高速計(jì)數(shù)器控

44、制指令、脈沖輸出控制指令、中斷控制指令、子程序控制指令、步進(jìn)控制指令及故障診斷指令等。</p><p>　　表3-2 CPM1A指令一覽表</p><p><b>　　續(xù)表3.2</b></p><p>　　3．6塔式起重機(jī)PLC控制系統(tǒng)原理</p><p>　　本系統(tǒng)將塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)由繼電器控制改為PLC控制，

45、四大機(jī)構(gòu)調(diào)速均采用變預(yù)調(diào)速.塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)總框圖如圖1所示。</p><p>　　塔式 起 重機(jī)的起升、變幅、回轉(zhuǎn)、運(yùn)行電動(dòng)機(jī)都需要獨(dú)立運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)由6臺(tái)電動(dòng)機(jī)和4臺(tái)變頗器傳動(dòng)，使用一臺(tái)PLC加以控制。</p><p>　　圖 3.6.1 系 統(tǒng) 總 框 圖</p><p>　　運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起動(dòng)時(shí)間應(yīng)盡量符合實(shí)際需要，起動(dòng)迅速而平穩(wěn);機(jī)構(gòu)的電氣制動(dòng)方式必須

46、著重考慮.對(duì)不同的工況，可選擇自由制動(dòng)方式與強(qiáng)制制動(dòng)方式，在運(yùn)行機(jī)構(gòu)正常停止時(shí)，可選用自由停止方式，其停止時(shí)間可按實(shí)際生產(chǎn)中的運(yùn)行情況設(shè)定，以盡量滿(mǎn)足司機(jī)操作塔式起重機(jī)的需要為主.為保證起升機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可以通過(guò)設(shè)定機(jī)械制動(dòng)器的打開(kāi)時(shí)間、變頻器的最低運(yùn)行頻率、運(yùn)行電流之間的關(guān)系，以滴足機(jī)構(gòu)負(fù)載特性的要求。變頻器內(nèi)部參數(shù)的設(shè)定能保證機(jī)構(gòu)具有良好的調(diào)速精度及起制動(dòng)性能。由于起升機(jī)構(gòu)電機(jī)使用脈沖編碼器作為速度反饋裝置.通過(guò)側(cè)

47、量脈沖編碼器的脈沖數(shù)，利用二者之差控制電機(jī)的速度。所以選擇脈沖編碼器及其安裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮周全。</p><p>　　4塔式起重機(jī)電氣控制的硬件設(shè)計(jì) </p><p>　　起重機(jī)的電氣控制硬件設(shè)計(jì)主要包括電動(dòng)機(jī)是怎樣連接的以及怎樣與PLC連接，下面我們將分章介紹。</p><p>　　4．1塔機(jī)電動(dòng)機(jī)控制電路設(shè)計(jì)</p><p><

48、b>　　圖4.1塔吊主線(xiàn)路</b></p><p>　　圖4.2 接觸器開(kāi)關(guān)接線(xiàn)圖</p><p>　　4．2PLC的輸入輸出接線(xiàn)設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)塔式起重機(jī)檢測(cè)過(guò)程的控制要求，PLC控制系統(tǒng)的輸入包括：自動(dòng)運(yùn)行開(kāi)關(guān)的輸入信號(hào)，手動(dòng)前進(jìn)、后退開(kāi)關(guān)信號(hào)。手動(dòng)左行、右行開(kāi)關(guān)信號(hào)，手動(dòng)上升、下降開(kāi)關(guān)信號(hào)：共計(jì)9個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)。</p&

49、gt;<p>　　PLC控制系統(tǒng)的輸出：前進(jìn)、后退接觸器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，左行、右行接觸器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，上升下降接觸器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，順時(shí)針逆時(shí)針回轉(zhuǎn)接觸器信號(hào),電鈴和指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)；共計(jì)10個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)。根據(jù)系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，并考慮富裕量，可選用日本歐姆龍CPM1AH-30CDR，其I/O點(diǎn)數(shù)為；18點(diǎn)輸入、12點(diǎn)輸出。系統(tǒng)I/O輸入輸出地址分配如下表所示.</p><p>　　表4-2 I/O地址</p

50、><p><b>　　4．3 流程圖</b></p><p>　　5 塔式起重機(jī)控制的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　起重機(jī)的電氣控制軟件設(shè)計(jì)主要是根據(jù)要求畫(huà)出梯形圖，總梯形圖見(jiàn)附錄，以下我將總梯形圖分模塊進(jìn)行分析</p><p>　　5．1進(jìn)退機(jī)構(gòu)工作設(shè)計(jì)</p><p>　　進(jìn)退機(jī)構(gòu)的梯形圖程序設(shè)

51、計(jì)如圖所示。運(yùn)行時(shí)有手動(dòng)操作和自動(dòng)操作兩種，自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程如下。</p><p>　　a）當(dāng)PLC開(kāi)機(jī)工作時(shí)，通過(guò)內(nèi)部繼電器M1產(chǎn)生初始化脈沖，使各個(gè)計(jì)數(shù)器（CNT001～CNT004）復(fù)位。</p><p>　　b）當(dāng)自動(dòng)運(yùn)行開(kāi)關(guān)S1合上后，0000的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，1001線(xiàn)圈接通，進(jìn)退機(jī)構(gòu)執(zhí)行元件進(jìn)行，接觸器通電，起重機(jī)開(kāi)始前進(jìn)；同時(shí)，所有的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作，定時(shí)器TM00每5s產(chǎn)

52、生一個(gè)脈沖，脈沖的保持時(shí)間為一個(gè)掃描周期，為計(jì)數(shù)器提供計(jì)數(shù)信號(hào)。</p><p>　　c）當(dāng)CNT001計(jì)到6時(shí)（即延時(shí)30s），CNT001的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，使1001線(xiàn)圈斷電，進(jìn)退機(jī)構(gòu)停止前進(jìn)。</p><p>　　d）再過(guò)45s后，CNT002計(jì)數(shù)器計(jì)到15，CNT002的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，1002線(xiàn)圈接通，起重機(jī)開(kāi)始后退；工作30s后，CNT003計(jì)數(shù)器到21，CNT003的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)

53、，1002的線(xiàn)圈斷開(kāi)，使后退停止。</p><p>　　e）休息45s，CNT004計(jì)數(shù)到30，CNT004的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，使所有計(jì)數(shù)器復(fù)位，又重新計(jì)數(shù)，進(jìn)入第二次循環(huán)。</p><p>　　除了上述的自動(dòng)控制方式外，根據(jù)需要也可以進(jìn)行手動(dòng)操作。從圖所示的梯形圖可知，1001有兩條控制支路，0001的常開(kāi)接點(diǎn)和0000的常閉接點(diǎn)串聯(lián)構(gòu)成手動(dòng)操作支路。當(dāng)S2合上時(shí)，1001有輸出，KM1接通

54、，前進(jìn)運(yùn)行：當(dāng)S2斷開(kāi)時(shí)，停止前進(jìn)。S3手動(dòng)后退的使用與S2類(lèi)同。</p><p>　　5．2左、右行機(jī)構(gòu)工作設(shè)計(jì)</p><p>　　a）當(dāng)PLC開(kāi)機(jī)工作時(shí)，通過(guò)內(nèi)部繼電器M1產(chǎn)生初始化脈沖，使各個(gè)計(jì)數(shù)器（CNT005～CNT008）復(fù)位。</p><p>　　b）當(dāng)手動(dòng)左形開(kāi)關(guān)S4合上后，0000的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，1003線(xiàn)圈接通，進(jìn)退機(jī)構(gòu)執(zhí)行元件進(jìn)行，接觸器通電

55、，起重機(jī)開(kāi)始左行；同時(shí)，所有的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作，定時(shí)器TM00每1s產(chǎn)生一個(gè)脈沖，脈沖的保持時(shí)間為一個(gè)掃描周期，為計(jì)數(shù)器提供計(jì)數(shù)信號(hào)。</p><p>　　c）當(dāng)CNT005計(jì)到14時(shí)（即延時(shí)14s），CNT005的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，使1003線(xiàn)圈斷電，左、右行機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　d）再過(guò)23s后，CNT006計(jì)數(shù)器計(jì)到37，CNT006的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，1004線(xiàn)圈接通，

56、起重機(jī)開(kāi)始右行；工作14s后，CNT007計(jì)數(shù)器到51，CNT007的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，1004的線(xiàn)圈斷開(kāi)，使右行停止。</p><p>　　e）休息23s，CNT008計(jì)數(shù)到74，CNT008的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，使所有計(jì)數(shù)器復(fù)位，又重新計(jì)數(shù)，進(jìn)入第二次循環(huán)。</p><p>　　圖5-2 左、右行機(jī)構(gòu)工作的控制梯形圖</p><p>　　5．3起升機(jī)構(gòu)工作設(shè)計(jì)</

57、p><p>　　起升機(jī)構(gòu)的控制梯形圖如圖4-3所示。</p><p>　　a）當(dāng)PLC開(kāi)機(jī)工作時(shí)，通過(guò)內(nèi)部繼電器M1產(chǎn)生初始化脈沖，使（CNT009～CNT012）復(fù)位。</p><p>　　b）當(dāng)自動(dòng)運(yùn)行開(kāi)關(guān)S1合上后，0000的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，1005線(xiàn)圈接通，進(jìn)退機(jī)構(gòu)執(zhí)行元件進(jìn)行，接觸器通電，起重機(jī)開(kāi)始上升；同時(shí)，所有的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作，定時(shí)器TM03每1s產(chǎn)

58、生一個(gè)脈沖，脈沖的保持時(shí)間為一個(gè)掃描周期，為計(jì)數(shù)器提供計(jì)數(shù)信號(hào)。</p><p>　　c）當(dāng)CNT009計(jì)到10時(shí)（即延時(shí)15s），CNT009的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，使1005線(xiàn)圈斷電，升降機(jī)構(gòu)停止上升。</p><p>　　d）再過(guò)15s后，CNT010計(jì)數(shù)器計(jì)到25，CNT010的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，1006線(xiàn)圈接通，起重機(jī)開(kāi)始下降；工作10s后，CNT011計(jì)數(shù)器到35，CNT011的常閉接點(diǎn)斷

59、開(kāi)，1006的線(xiàn)圈斷開(kāi)，使下降停止。</p><p>　　e）休息15s，CNT012計(jì)數(shù)到50，CNT012的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，使所有計(jì)數(shù)器復(fù)位，又重新計(jì)數(shù)，進(jìn)入第二次循環(huán)。</p><p><b>　　5．4 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　塔機(jī)回轉(zhuǎn)速度一般介于0.7—1R/min。</p><p>　　起升機(jī)構(gòu)的

60、控制梯形圖如圖4-3所示。</p><p>　　a）當(dāng)PLC開(kāi)機(jī)工作時(shí)，通過(guò)內(nèi)部繼電器M1產(chǎn)生初始化脈沖，使（CNT009～CNT012）復(fù)位。</p><p>　　b）當(dāng)自動(dòng)運(yùn)行開(kāi)關(guān)S1合上后，0000的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，1007線(xiàn)圈接通，進(jìn)退機(jī)構(gòu)執(zhí)行元件進(jìn)行，接觸器通電，起重機(jī)開(kāi)始上升；同時(shí)，所有的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作，定時(shí)器TM03每1s產(chǎn)生一個(gè)脈沖，脈沖的保持時(shí)間為一個(gè)掃描周期，為計(jì)

61、數(shù)器提供計(jì)數(shù)信號(hào)。</p><p>　　c）當(dāng)CNT009計(jì)到10時(shí)（即延時(shí)15s），CNT009的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，使1007線(xiàn)圈斷電，升降機(jī)構(gòu)停止上升。</p><p>　　d）再過(guò)15s后，CNT010計(jì)數(shù)器計(jì)到25，CNT010的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，1008線(xiàn)圈接通，起重機(jī)開(kāi)始下降；工作10s后，CNT011計(jì)數(shù)器到35，CNT011的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，1008的線(xiàn)圈斷開(kāi)，使下降停止。</

62、p><p>　　e）休息15s，CNT012計(jì)數(shù)到50，CNT012的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，使所有計(jì)數(shù)器復(fù)位，又重新計(jì)數(shù)，進(jìn)入第二次循環(huán)。</p><p>　　5．5聲光指示控制設(shè)計(jì)</p><p>　　當(dāng)加載并按控制要求反復(fù)運(yùn)行1h后，若需要發(fā)出聲光信號(hào)，并停止運(yùn)行，可增加圖4-4所示的梯形圖。當(dāng)起重機(jī)工作時(shí)，與CNT013的計(jì)數(shù)輸出端連接的TM00的常開(kāi)接點(diǎn)每5s通斷一次，

63、CNT013計(jì)到720（即延時(shí)1h），串接在前進(jìn)、后退、左行、右行、上升、下降工作自動(dòng)運(yùn)行控制支路的CNT013常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，使1001、1002、1003、1004、1005、1006、1007、1008均斷開(kāi)而停止工作。同時(shí)CNT013常開(kāi)點(diǎn)接通，1000，1009線(xiàn)圈得電，發(fā)出聲光提示信號(hào)，由于TM04的作用，10S后，聲音信號(hào)消失，但燈光信號(hào)仍保持。</p><p>　　圖5-5 聲光指示的控制梯形圖

64、</p><p>　　5．5限位保護(hù)閉鎖及復(fù)位操作設(shè)計(jì)</p><p>　　該設(shè)計(jì)中的限位保護(hù)包括大車(chē)、小車(chē)、主鉤。為防止司機(jī)誤操作，所有限位保護(hù)均設(shè)有閉鎖。各運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行達(dá)到限位點(diǎn)后，電源自動(dòng)跳閘，重新送電后不經(jīng)復(fù)位無(wú)法繼續(xù)向原方向運(yùn)行，而只能向反方向運(yùn)行。限位保護(hù)閉鎖運(yùn)用PLC內(nèi)部保護(hù)繼電器和時(shí)間繼電器，由軟件實(shí)現(xiàn)。考慮到起重機(jī)運(yùn)行情況，限位保護(hù)復(fù)位采用動(dòng)態(tài)復(fù)位和靜態(tài)復(fù)位兩種方式，動(dòng)態(tài)

65、復(fù)位是指限位保護(hù)動(dòng)作后，重新送電反向運(yùn)行時(shí)，經(jīng)一定延時(shí)的自動(dòng)復(fù)位方式。靜態(tài)復(fù)位是指限位保護(hù)動(dòng)作以后，不送電。通過(guò)控制器反向延時(shí)的復(fù)位方式。靜態(tài)復(fù)位后，起重機(jī)仍可繼續(xù)向原的方向運(yùn)行。</p><p><b>　　6 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　在朱學(xué)來(lái)老師的幫助和指導(dǎo)下，根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，我結(jié)合自己掌握的有關(guān)知識(shí)，完成了“電梯的電氣控制設(shè)計(jì)”的這一設(shè)計(jì)課題。

66、</p><p>　　本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為用可編程序控制器（PLC）控制一個(gè)塔式起重機(jī)。主要目的是解決目前塔式起重機(jī)控制中的程序控制的問(wèn)題，合理利用PLC的硬件和軟件資源，提高塔式起重機(jī)的可靠性和靈活性。</p><p>　　為了保證工作的安全可靠，塔式起重機(jī)需要定期和經(jīng)常性的檢測(cè)，并且一般要在起重機(jī)的工作現(xiàn)場(chǎng)來(lái)完成。通過(guò)采用PLC來(lái)控制塔式樣起重機(jī)的運(yùn)行，使起重機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)可以高效率的完成，

67、可以充分的體現(xiàn)出PLC所具有的功能強(qiáng)、可靠性高、編程簡(jiǎn)單、使用方便、體積小巧等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　此外，起重機(jī)采用PLC控制，還能夠解決傳統(tǒng)控制方式下在操縱方面的許多麻煩，包括開(kāi)閉電機(jī)和起升電機(jī)在抓斗剛裝料閉合起升時(shí)難以同步等問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)采用PLC控制可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高塔式起重機(jī)的工作性能。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></

68、p><p>　　[1] 劉佩衡，塔式起重機(jī)使用手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2002.</p><p>　　[2] 鐘肇新，范建東.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2003.</p><p>　　[3] 陳金華，可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，1995.</p><p>　　[4] 劉順禧，電氣控制技術(shù)[

69、M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2000. </p><p>　　[5] 袁任華，可編程控制器應(yīng)用技術(shù)及實(shí)例[M].廣州: 華南理工大學(xué)出版社, 2003.</p><p>　　[6] 陳在平, 趙相賓.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　[7] 張萬(wàn)忠，可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200

70、1.</p><p>　　[8] 方承遠(yuǎn)，工廠電氣控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000. </p><p>　　[9] 夏辛明，可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1999.</p><p>　　[10] 劉敏，可編程控制器技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.</p><p><b>　　致謝&

71、lt;/b></p><p>　　四年的大學(xué)生活轉(zhuǎn)眼即過(guò)，這段美好求學(xué)生涯將是我人生最難忘的經(jīng)歷。</p><p>　　首先要感謝導(dǎo)師...老師，他在學(xué)習(xí)和生活上給我很大的幫助，尤其是在畢業(yè)設(shè)計(jì)這段日子里，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在關(guān)心幫助我們，給我們提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，讓我們有了很好的學(xué)習(xí)環(huán)境，每天都抽出他寶貴的時(shí)間幫我們輔導(dǎo)，在學(xué)業(yè)上對(duì)我費(fèi)心盡力的指導(dǎo)，他淵博的知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，是我學(xué)習(xí)的典

72、范，使我在今后的人生道路上有了自己的追求方向，在此我向他致以我深深的謝意！</p><p>　　另外我還要感謝我們小組的每一位成員，特別感謝..同學(xué)，在本課題的設(shè)計(jì)上他們給我提供了許多寶貴的意見(jiàn)，特別是硬件電路的設(shè)計(jì)和仿真的實(shí)現(xiàn)，給我的調(diào)試工作帶來(lái)了極大的方便。我還要感謝鄭休健等同學(xué)，本課題的完成離不開(kāi)他們的指導(dǎo)和幫助，和他們?cè)谝黄饘W(xué)習(xí)使我受益良多，在此表示感謝！</p><p>　　還要