毕业设计（论文）答辩委员会毕业设计（论文）成绩评定书专业班级：06机电一体化姓名：董艳军毕业设计（论文）课题：桥式起重机PLC控制改造设计经毕业设计（论文）答辩，评定该同学的毕业设计（论文）成绩为毕业设计（论文）答辩委员会主任：副主任：年月日毕业设计（论文）任务书根据机电一体化专业教学计划安排，董艳军同学毕业设计（论文）任务如下：1、毕业设计（论文）课题：桥式起重机PLC控制改造设计2、原始资料：桥式起重机电路原理图3张，起重机电气元件表一个，该起重机的起升机构采用主令控制器控制，大车、小车行走机构采用凸轮控制器控制，该起重机过载保护采用过流继电器，各方向均设有行程限位开关。
整个起重机控制系统共有4台电动机。
3、设计要求：把上述起重机的继电-接触器控制系统改造成PLC控制，完成控制系统图绘制和PLC接线图的设计，主要完成PLC的选型设计和地址分配。
4、设计时间：自9 月23 日至12 月26 日指导教师：成教处主任：年月日指导人评语：成绩：年月日评阅人评语：成绩：年月日目录第1章绪论 (1)1.1 电气控制技术的发展 (1)1.2 对铣床控制电路进行PLC改造的意义 (1)1.3 本设计的主要内容 (2)第2章桥式起重机控制电路的原理分析 (3)2. .1 桥式起重机简价 (3)2. 2 起重机电动机的工作状态分析 (5)2. 3 起重机控制原理分析 (7)第3章起重机PLC控制系统的设计 (16)3. 1 可编程序控制器的功能重操特点 (16)3. 2 PLC控制系统的设计基本原则与主要内容 (18)3. 3 PLC硬件的选择 (19)3. 4 减小所需I/0点数的方法 (22)3. 5 PLC的造型设计 (25)第4章桥式起重机PLC控制系统的程序设计 (34)4.1 PLC控制程序设计的一般步骤 (34)4 2 桥式起重机控制程序的设计 (35)第5章桥式起重机PLC控制系统的检修 (42)5.1 桥式起重机常见故障及可能原因 (42)5.2 桥式起重机常见故障的检查 (42)5.3 20T桥式起重机电气控制线路的常见故障的检修 (43)参考文献 (46)结束语 (47)第1章绪论1.1 电气控制技术的发展19世纪末，电动机逐渐代替了蒸气机，出现了电力拖动。
在其初期，常以一台电动机拖动多台设备，或使一台机床的多个动作由同一台电动机拖动，称为集中拖动。
20世纪20年代电力拖动方式由集中拖动发展为单独拖动。
90年代出现了多电动机拖动方式。
它不仅简化了机械结构，也为机械的自动化控制创造了良好的条件。
此外，在生产过程中，要求对影响产品质量的各种参数能自动调整，这些都促使电气自动控制技术迅速发展。
继电-接触器控制系统的特点：具有单一性，即一台控制装置只能针对某一种固定程序的设备，一旦程序有所变动，就得重新配线。
且其输入、输出信号只有通和断两种状态，因而该控制是断续的，不能连续反映信号的变化，故称为断续控制。
60年代出现了一种能够根据生产需要，方便地改变控制程序的顺序控制器。
它是通过组合逻辑元件的插接或编程来实现继电-接触器控制线路的装置，能满足程序经常改变的控制要求，使控制系统具有较大的灵活性和通用性，但仍使用硬件手段且装置体积大，功能也受到一定限制。
70年代出现了用软件手段来实现各种控制功能以微处理器为核心的新型工业控制器——可编程序控制器。
它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，使用户程序的编制清晰直观，方便易学，且调试和查错容易。
它广泛应用于大规模的生产过程控制，具有通用性强，程序可变，编程容易，可靠性高，使用维护方便等优点，故目前世界各国已作为一种标准化通用设备普遍应用于工业控制。
1.2 对起重机控制电路进行PLC改造的意义目前，在企业中运行着的许多生产设备在控制技术方面都趋于落后和老化，但并未完成设备的设计寿命。
特别是设备主体的工作性能还十分稳定和可靠，只是在新技术的应用上跟不上时代的发展，运行中的消耗偏高，效率较低，控制性能不够优越。
在这种情况下，若只为追求新技术的应用而提前进行设备的更新换代，将造成极大的浪费，同时增大设备投资的回收难度，提高企业的产品成本。
要解决上述问题，最有前途的作法是对现有设备进行技术改造，提高旧设备的新技术含量。
这样既能有效地发挥现有设备主体的工作性能，又能降低成本、提高效率。
起重机是具有起重吊钩或其它取物装置(如抓斗、电磁吸铁、集装箱吊具等)在空间内实现垂直升降和水平运移重物的起重机械。
它的特点是：工作频繁，具有周期性和间歇性，要求工作可靠并确保安全。
起重机按其构造分，有桥架型起重机(如桥式起重机、龙门起重机等)，缆索型起重机，臂架型起重机(如塔式起重机、流动式起重机、门座起重机、铁路起重机、浮动起重机、桅杆起重机等)；按其取物装置和用途分为：吊钩起重机、抓斗起重机，电磁起重机，冶金起重机，堆垛起重机，集装箱起重机，安装起重机，救援起重机等。
它们广泛应用于工厂企业、港口车站、仓库料场、建筑安装、水(火)电站等国民经济各部门。
因为起重机工作频繁，具有周期性和间歇性，要求工作可靠并确保安全。
所以为了迅速提高企业对高新技术的消化速度和应用程度，提高对现有机电设备继电-接触器典型控制环节的分析能力，掌握大专所学技术理论知识，以20t桥式起重机控制电路的PLC改造设计为例，学习PLC控制系统的设计方法，合理选择和确定控制方案，提高PLC控制程序的编写技能和技巧，学习新老技术的完美结合，为将来从事技术管理工作打下坚实的基础。
1.3 本设计的主要内容1、电气控制系统的设计方法2、继电接触器控制系统设计的一般要求3、桥式起重机电路的设计4、桥式起重机控制电路的工作原理5、桥式起重机电路控制器件的选择6、桥式起重机电路的检修第2章 桥式起重机控制电路的原理分析2.1 桥式起重机简介2.1.1 桥式起重机的构造与分类桥式起重机主要由桥架、大车运行机构、起升机构、小车运行机构和电气控制设备等组成。
桥架是桥式起重机的基本构件，主要由主梁、端梁、走台等组成，结构示意如图2.1所示。
主梁上铺有钢轨供小车运行。
一般在主梁外侧装有走台，一侧为安装和检修大车运行机构而设，另一侧为安装小车导电装置。
主梁两端各与端梁相连接。
大车运行机构有分别驱动和集中驱动两种，目前我国生产的桥式起重机大都采用分别驱动方式。
小车由起升机构和小车运行机构组成，小车运行机构采用集中驱动方式。
桥式起重机的供电方式多采用角钢导电与电缆导电的滑线供电方式。
桥式起重机通常分为单主梁、双梁起重机两大类。
按吊具不同又可分为吊钩、抓斗、电磁、两用(吊钩和可换的抓斗)桥式起重机。
此外还有防爆、绝缘、双小车、挂梁等桥式起重机 。
2.1.2 桥式起重机的主要技术参数桥式起重机的主要技术参数有起重量、跨度、起升高度、起升速度、运行速度和工作级别等。
1、起重量 系指被起升物的重量，有额定起重量和最大起重量两个参数。
额定起重量是指起重机允许吊起的物品连同可分吊具重量的总和。
最大起重量是指在正常工作条件下允许吊起的最大额定起重量。
起重机械最大起重量在国家标准GB783-87中已有规定。
图2.1 桥式起重机示意图1-驾驶室 2-辅助滑线架 3-交流磁力控制屏4-电阻箱 5-起重小车 6-大车拖动电动机7-端粱 8-主滑线 9-主粱2、跨度起重机主梁两端车轮中心线间的距离，即大车轨道中心线间的距离称作跨度。
3、起升高度吊具或抓取装置的上极限位置与下极限位置之间的距离，称为起升高度。
4、工作速度桥式起重机的工作速度包括起升速度及大、小车运行速度。
起升速度指吊物(或其它取物装置)在稳定运动状态下，额定载荷时的垂直位移速度。
中、小起重量的起重机起升速度一般为8～20m/min。
小车运行速度一般为30～50m／min。
大车运行速度一般为80～120m/min。
起重机行程长可快些，行程短可慢些。
5、工作级别起重机的工作级别是根据起重机利用等级和载荷状态划分的，它反映了起重机的工作特性。
按工作级别使用起重机，可安全又充分发挥起重机的功能。
关于工作级别可参阅GB3811-83起重设计规范中的有关规定。
2.1.3 桥式起重机对电力拖动和电气控制的要求桥式起重机工作环境恶劣，粉尘大，温度高，空气潮湿，其工作性质为重复短时工作制。
因此，拖动电动机经常处于起动、制动、调速、反转工作状态；同时，负载很不规律，经常承受大的过载和机械冲击；另外，起重机要求有一定的调速范围。
为此，专门设计制造了YZR系列起重及冶金用三相感应电动机。
为了更好地起重行业更新桥式起重机配套电机的需要，在YZR 系列基础上运用计算机重新设计其电磁方案，研究出了YZR-Z系列起重专用电机。
2.1.3.1 起重用电动机的特点1)电动机按断续周期工作制设计制造，其代号为S3。
在断续工作状态下用负载持续率FC%表示。
FC%=负载持续时间/周期时间*100%一个周期通常是为10min，标准的负载持续率有15％、25％、40％、60％等几种。
2)具有较大的起动转矩和最大转矩，适应重载下的起动、制动和反转。
3)电动机转子制成细长形，转动惯量小，减小了起、制动时的能量损耗。
4)制成封闭型，具有较强的机械结构，有较大的气隙，以适应多尘土和较大机械冲击的工作环境；具有较高的耐热绝缘等级，允许温升较高。
2.1.3.2 提升机构与移动机构对电力拖动自动控制的要求为提高起重机的生产率和安全，对起重机提升机构电力拖动自动控制提出如下要求：1)具有合理的升降速度。
空载最快，轻载稍慢，额定负载时最慢。
2)具有一定的调速范围，受允许静差率的限制，普通起重机的调速范围为2-3。
3)提升的第一档应作为预备级，该级起动转矩一般限制在额定转矩的一半以下。
为了消除传动间隙，将钢丝绳张紧，以免过大的机械冲击。
4)下放重物时，依据负载大小，拖动电动机可运行在下放电动状态(加力下放)、倒拉反接制动状态、超同步制动状态或单相制动状态。
5)必须设有机械抱闸以实现机械制动。
大车运行机构和小车运行机构对电力拖动自动控制的要求比较简单，要求有一定的调速范围，分几档进行控制，为实现准确停车，采用机械制动桥式起重机应用广泛，起重机的电气控制设备已系列化、标准化。
常用的电气设备有控制器、保护箱和控制站，可根据拖动电机容量大小、工作频繁程度和对可靠的要求来决定。
2.2 起重机电动机的工作状态分析2.2.1 大车、小车行走机构电动机的正、反向电动状态运行起重机大车和小车运行机构电动机的负载转矩为运行传动机构和车轮滚动时的摩擦阻力矩，其值为一常数，方向始终与运动方向相反。
因此，大车与小车来回移动时，拖动电动机处于正向与反向电动状态运行。
2.2.2 提升重物时的正向电动工作状态提升物品时，电动机负载转矩由重力转矩及提升机构摩擦阻转矩两部分组成，当电动机电磁转矩克服负载转矩时，重物将被提升；当二者相等时，重物以恒定速度提升。
