基于PLC控制的变频调速在桥式起重机中的应用开题报告

PLC与变频器在桥式起重机升级改造中的应用桥式起重机可以减轻或代替人们的体力劳动，提高生产工作的效率，因而被广泛的应用在社会生产和生活的各个方面中。

近年来，随着实际作业复杂程度的加大，对桥式起重机的控制难度也越来越大，综合利用PLC和变频器进行控制能够起到良好的控制效果。

PLC可靠性高、电气控制线路简单、故障容易查找，桥式起重机的电气系统变频器通过PLC进行控制，使设备运行更真确可靠，满足工业要求。

标签：PLC；桥式起重机；控制系统；变频调速1 桥式起重机控制系统要求1.1 桥式起重机介绍及系统控制要求桥式起重机主要是在工程建设施工时，对沉重的物体进行转移与提升，进而减轻人工劳动，给施工带来便捷，提高工作效率，满足实际工程需要。

桥式起重机由升降、旋转、行走、变幅四大机构组成[1]，其中运行机构分为大车运行机构和小车运行机构。

小车运行机构主要对起重机的左右运行方向进行控制。

在一般情况下，小车的操作机构只要一个电动机就可以实现操作，准确完成操作任务，但小车的运行机构则要求两到四个电动机互相配合，共同实现操作目的，完成搬运任务。

在实际运行过程中，由于大车和小车本身质量均比较大，运行过程会产生巨大的惯性，难以实现快速准确控制，因此，为了达到控制效果，通常在桥式起重机上配上制动单元，来实现精准控制[2]。

1.2 设计要求桥式起重机在实际运行操作过程中，经常伴随着谐波污染现象，严重影响着起重机的正常使用，因此，为解决谐波污染，在控制系统中选择使用了PLC控制技术，以解决这个问题，同时达到控制电流峰值的目的，保护整流二极管，延长其使用寿命。

此外，一般在起重机的电源输入端安装断路器，减少或避免逆变器中出现短路现象，保护整个控制系统。

1.3 控制系统基本情况桥式起重机主要是采用PLC进行系统控制，PLC控制系统又叫做下位机控制系统，工业触摸屏系统又叫做上位机控制系统。

在实际运行操作过程中，升降机构主要承受着货物等负载，主副升降机构各配置一个电机，为降低控制成本，在速度控制时，两个电机共同使用一个逆变器进行操作控制，且逆变器选择额定功率较大一些的，方便更好发挥控制效果。

研究现状：可编程控制器简称——PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。

它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。

据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。

专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC是在继电器控制逻辑基础上，与3C(Computer,Control,Communication)技术相结合，不断发展完善的。

目前已从小规模单机顺序控制，发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。

长期以来，plc始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，与dcs和工业pc形成了三足鼎立之势。

变频调速系统：变频调速具有高效率、宽范围和高精度等特点，是运用最广、最有发展前途的调速方式。

目前变频调速的主要方案有：交一交变频调速，交一直一交变频调速，同步电动机自控式变频调速系统，正弦波脉宽调制(SPWM)，矢量控制、直接转矩控制变频调速等，而且无速度传感技术日益成熟。

许多智能技术逐步渗透到其中，如模糊控制、专家系统、神经网络、自适应控制等，与这些控制方式相结合，大大提高了变频器调速系统的控制效果。

20世纪80年代中期随着第三代电力半导体器件如门极可关断晶闸管GTO、绝缘栅双极晶体管工GBT的相继出现，交流变频调速技术得到了飞速发展。

日、美、德、英等国家在结合现代微处理器控制技术、电力电子技术、电机传动技术的基础上，相继推出了一系列的变频器，且不断进行更新换代。

选题意义：随着电力电子技术以及计算机控制技术的发展，使得交流变频调速在工业电机拖动领域得到了广泛应用；由于PLC的功能强大、使用容易、可靠性高，常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。

电动机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境，推动技术进步的一种主要手段。

桥式起重机俗称行车，是工矿企业应用非常广泛的起重机械。

传统的桥式起重机为了提高起动转矩，采用绕线式异步电动机拖动，通过鼓形凸轮控制器的操作来改变其转子所串电阻调速。

随着新技术和控制设备的发展，现在人们普遍采用变频器作为变频调速电源，用笼形异步电动机取代原来的绕线异步电动机，用PLC作为控制装置进行无触点控制。

从而改善了调速性能，增加了系统的可靠性。

本文通过一个实例分析变频器和PLC在系统中的具体应用。

1、桥式起重机拖动系统1.1 桥式起重机的运行机构1）大车拖动系统拖动整台起重机顺着车间方向左右移动（以司机的坐向为参考）2）小车拖动系统拖动吊钩及重物顺着桥架作前后运动。

3）吊钩拖动系统拖动重物作吊起或放下的上下运动。

大型起重机（超过10t）有两个起升机构:主起升机构（主钩）和副起升机构（副钩）。

通常主钩与副钩不能同时起吊重物。

1.2 负荷特点桥式起重机的拖动系统负载都属于恒转矩性质，且其起升机构为位能性负载，当起升机构起吊重物下降或者快速减速运行时，电动机处于再生发电制动状态。

需要将电能通过反馈装置反送给电网或消耗在制动电阻上，以防直流处的泵升电压影响制动效果。

1.3 控制要求1）起升机构要求起动转矩大，起动运行平稳。

能够实现正反转运行且要有超载、限位、限流等多种保护。

2）起升机构在启停过程中易出现“溜钩”问题。

由于制动器从抱紧到松开，以及从松开到抱紧的动作过程需要时间（约0.65），而电动机转矩的产生或消失，是在通电或断电瞬间就立刻反应的。

因此，制动器和电动机在动作的配合上极易出现问题。

如电动机已经通电，而制动器尚未松开，将导致电动机的严重过载;反之，如电动机已经断电，而制动器尚未抱紧，则重物必将下滑，即出现溜钩现象。

因此要有相应的防止措施。

起升机构中要有机械制动器。

起重用变频器具有零速全转矩功能（又称零伺服功能，即零速时电动机仍能输出150%的额定转矩，使重物停在空中），但是若重物停在空中时出现电源瞬间停电等情况，就会有重物下滑的危险。

PLC变频器在桥式起重机中应用部门： xxx时间： xxx制作人：xxx整理范文，仅供参考，可下载自行修改PLC 和变频器在桥式起重机中的应用1 概述桥式起重机是工矿企业中应用十分广泛的一种起重机械，我厂输煤系统现有多台桥式起重机，工作量大，使用频繁。

桥式起重机电力拖动系统多采用绕线式交流异步电机，转子回路内串入多段外接电阻调速，采用凸轮控制器、继电器、接触器控制。

这种控制系统主要缺点是:1）大车、小车、吊钩升降、开闭拖动运行系统采用变阻调速，运行性能差，而且电阻元件使用普通康铜材质，性脆易断裂，故电阻烧损和断裂故障时有发生，又制成栅状，高温时易弯曲变形造成短路事故。

2）电机转子串电阻调速属能耗型转差调速，能耗大，机械特性软，调速范围小，平滑性差。

3）由于现场环境中粉尘、有害气体对电动机集电环、继电器的腐蚀，再加上继电器、接触器控制系统切换频繁，起动时，冲击电流大，因此触头烧损、电刷冒火、电动机烧损故障时有发生，故障率高。

4）调速平滑性差，对减速机、连轴器、钢丝绳的机械冲击大，影响使用寿命。

5）系统抱闸是在运动状态下进行的，对制动器损害很大，闸皮磨损严重。

随着电力电子技术的飞快发展和软件技术的成熟，变频器的性能和可靠性都有了很大的提高。

因此，在桥式起重机上应用PLC和变频调速技术，可实现桥式起重机的抓斗的升降、开闭，小车和大车机构的无级调速，从而极大地提高了系统运行的安全性和精确性。

2 变频调速改造方案对担负我厂9台锅炉和6台造气炉原料煤上料工作的3#吊车<10 t 桥式起重机）的大、小车电力拖动系统，吊钩升降、开闭电力拖动系统进行变频调速技术改造，以改善其操作性能、降低故障率。

桥式起重机的电气传动系统工作原理框图如图1所示。

2.1 变频调速改造方案设计10 t桥式起重机的电气传动系统为：大车电动机2 台，额定功率2×11 kW；小车电动机1 台，额定功率15 kW；提升电动机1台，额定功率37 kW；开闭电动机1台，额定功率37 kW。

毕业设计(论文) 开题报告题目: 桥式起重机的PLC控制系统设计院系名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：教师职称：高级工程师2013年03 月15日开题报告填写要求1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。

2．开题报告内容必需用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应很多于15篇（不包括辞典、手册）。

4．有关年月日等日期的填写，应当依照国标GB/T 7408—94《数据元和互换格式、信息互换、日期和时间表示法》规定的要求，一概用阿拉伯数字书写。

如“2006年11月20日”或“2006-11-30”。

毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000~4000字左右的文献综述：文献综述桥式起重机概述法兰泰克桥式起重机(Bridge Crane)是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重机械。

由于它两端坐落在高大的水泥柱上或金属支架上，形状似桥，所以俗称“天车”和“行车”。

它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。

桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具和设备。

所以桥式起重机在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用。

它对减轻工人劳动强度、提高劳动生产率、促进生产过程机械化起着重要作用，是现代化生产中不可缺少的工具。

起重机包括桥式、门式、梁氏和旋转式等多种，其中以桥式起重机的应用最广。

桥式类起重机又分为通用桥式起重机、冶金专用起重机、龙门起重机与缆索起重机等。

论桥式起重机检测中PLC控制技术的应用1. 引言1.1 背景介绍PLC控制技术具有灵活、可靠、易扩展等优点，可以实现对起重机各个部分的精确控制，提高起重机的运行效率和安全性。

通过PLC 控制技术，可以实现桥式起重机的自动化控制，减少人为操作错误的风险，提高工作效率。

本文将探讨PLC控制技术在桥式起重机检测中的应用，分析其优势和具体应用案例。

也将总结PLC控制技术在桥式起重机检测中的应用效果，展望未来的发展方向，提出相关研究的建议。

通过本文的研究，可以更深入地了解PLC控制技术在桥式起重机检测中的作用，为相关领域的研究和应用提供参考。

1.2 研究意义桥式起重机是工业生产中常见的起重设备，其安全运行对生产工作至关重要。

在桥式起重机的使用过程中，检测其运行状态和负载重量是必不可少的操作。

利用PLC控制技术进行桥式起重机检测，可以实现自动化和智能化监测，提高检测效率和精度。

这种技术的应用具有重要的研究意义。

桥式起重机在工业生产中扮演着重要的角色，其安全运行直接关系到生产作业人员的生命安全和生产设备的正常运行。

采用PLC控制技术对桥式起重机进行检测，可以提前发现潜在的故障或问题，及时采取措施保证起重机的安全运行，对于生产工作的顺利进行具有重要的意义。

利用PLC控制技术对桥式起重机进行检测具有重要的研究意义，可以提高工业生产中桥式起重机的安全性和运行效率，是当前研究领域中值得深入探讨和应用的技术之一。

1.3 目的和意义在桥式起重机检测中，PLC控制技术的应用具有重要的目的和意义。

通过PLC控制技术，可以实现对起重机运行状态的实时监测和控制，提高了起重机的安全性和稳定性。

PLC控制技术能够提高检测效率和精度，减少人为因素的干扰，更加准确地获取起重机的各项参数信息。

PLC控制技术还可以实现对桥式起重机的自动化控制，减少操作人员的负担，提高工作效率。

PLC控制技术在桥式起重机检测中的应用不仅可以提高起重机的运行效率和安全性，还能够为相关领域的技术发展和应用提供有力支持，具有重要的现实意义和发展价值。

毕业设计开题报告课题：桥式起重机的PLC控制系统的设计专业电气工程及其自动化课题名称：桥式起重机的PLC控制系统的设计课题类型：（）应用型（）研究型本课题的意义(本部分字数不小于600字)传统桥式起重机的控制系统主要采用交流绕线转子串电阻方法进行启动与调速，继电接触器控制。

这种控制系统的主要缺点有：①桥式起重机工作环境差，工作任务重，电动机以及所串电阻烧损和断裂故障时有发生；②接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高；③电阻调速，机械特性软，负载变化时转速也变化，调速不理想,串电阻长期发热，电能浪费大，效率低。

针对上述问题，本设计将利用可编程控制器对桥式起重机进行编程、调试，进而实现桥式起重机的半自动化。

解决了以往所使用的起重机容易造成电动机触头烧损、电刷冒火、电动机及转子所串电阻烧损和断裂等故障，并且降低了工人维修量和生产的维修费用，另外，PLC 控制系统的引入大大提高了起重机的操作精度和稳定度，综合保护功能完善，便于及时发现、查找、处理故障，并且节约了能源。

可编程控制器及其有关外围设备，易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的设计。

可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备。

目前，可编程控制器的应用已成为工业自动化强有力的工具，得到了广泛的普及推广应用。

可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的优势:可靠性高，PLC不需要大量的活动元件和连线电子元件，它的连线打打减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短;易操作性，程序的输入直接可接显示，更改程序的操作也可以直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或程序寻找，然后进行更改;灵活性,PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块和语句描述编程语言，编程方法的多样性使编程简单、应用而拓展。

操作十分灵活方便，监视和控制变量十分容易。

总之，PLC在桥式起重机控制系统的应用大大提高了工作性能，减轻工人的劳动强度。

PLC在桥式起重机控制系统中的应用1 引言桥式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位。

经过几十年的发展，我国桥式起重机制造厂和使用部门在设计、制造工艺，设备使用维修、管理方面，不断积累经验，不断改造，推动了桥式起重机的技术进步。

但在实际使用中，结构开裂仍时有发生。

究其原因是频繁的超负荷作业及过大的机械振动冲击所引起的机械疲劳。

因此，除了机械上改进设计外，改善交流电气传动，减少起制动冲击，也是一个很重要的方面。

由于传统桥式起重机的电控系统采用转子回路串接电阻进行有级调速，致使机械冲击频繁，振动剧烈，因此，电气控制上采用平滑的无级调速是解决问题的有效手段。

2 桥式起重机的工艺要求2.1 桥式起重机的主要技术参数(1) 起重机：15/3t(2) 工作速度：起升速度：8～20m/min；小车速度：30～50m/min；大车速度：80～120m/min。

2.2 提升机构与移动机构对电气控制的要求为了提高起重机的生产率和生产安全，对起重机提升机构电力拖动自动控制提出如下要求：(1) 具有合适的升降速度，空钩能快速升降，轻载提升速度应大于额定负载的提升速度。

(2) 具有一定的调速范围，普通起重机调速范围为3:1，对要求较高的起重机，调速范围可达(5～10):1。

(3)适当的低速区，提升重物开始或下降重物到预定位置附近，都需要低速。

为此，在30%额定速度内应分成几档，以便灵活操作。

高速向低速过渡应逐级减速，保持稳定运行。

(4) 提升的第一档为预备档，用以消除传动间隙，将钢丝张紧，避免过大的机械冲击。

但预备级的起动转矩不能大，一般限制在额定转矩的一半以下。

(5) 负载放下时，依据负载大小，拖动电动机可以是电机状态、倒拉反接制动状态与再生发电制动状态。

(6) 为了安全，有机械抱闸的机械制动，以减轻机械抱闸的负担。

不允许只有电气制动而无机械制动，不然发生电源事故停电时，在无制动力矩作用下，重物将自由下落，造成设备或人身事故。

變頻器、PLC在橋式起重機自動控制系統中的應用一、原系統分析：橋式起重機情況:橋式起重機(天車)是一種用來起吊、放下和搬運重物、並使重物在一定距離內水準移動的起重、搬運設備，在生產過程中有著重要應用。

5噸橋式起重機，原設備電氣驅動系統分為起重機升降、小車、大車三部份。

其中起重機升降由一臺13kW的繞線式非同步電動機驅動，大車由兩臺4 kW繞線式非同步電動機、小車由一臺2.5 k W繞線式非同步電動機驅動。

在原傳動控制中，採用轉子串接電阻的調速方式.由於工作環境差,粉塵和有害氣體對電機的集電環、電刷和接觸器腐蝕性大，加上工作任務重,實際超載率高,由於衝擊電流偏大,容易造成電動機觸頭燒損、電刷冒火、電動機及轉子所串電阻燒損和斷裂等故障, 影響現場生產和安全,工人維修量和產生的維修費用也很高.並且原調速方式機械特性較差,調速不夠平滑，所串電阻長期發熱浪費能量。

綜上所述原設備存在的主要缺點如下：（1）拖動電動機容量大，起動時電流對電網衝擊大，電能浪費嚴重。

（2）起重機升降、小車、大車起動、停止速度過快，而且都是慣性負載，機械衝擊也較大，機械設備使用壽命縮短，操作人員的安全係數較差，設備運行可靠性較低。

（3）由於電動機一直在額定轉矩下工作，而每次升降的負載是變化的，因此容易造成比較大的電能浪費。

（4）起重機每天需進行大量的裝卸操作，由於繞線式電機調速是通過電氣驅動系統中的主要控制元件---交流接觸器來接入和斷開電動機轉子上串接的電阻，切換十分頻繁，在電流比較大的狀態下，容易燒壞觸頭。

同時因工作環境惡劣，轉子回路串接的銅電阻因灰塵、設備振動等原因經常燒壞、斷裂。

因而設備故障率比較高，維修工作量比較大。

同樣小車、大車的運轉也存在上述問題。

（5）在起重機起升的瞬間，升降電動機有時會受力不均勻，易超載，直接造成電機損壞或者鋼絲繩斷裂。

（6）為適應起重機的工況，起重機的操作人員經常性的反復操作，起重機的電器元件和電動機始終處於大電流工作狀態，降低了電器元件和電動機的使用壽命。