基于PLC的10吨桥式起重机电气控制系统设计

华北科技学院

本 科 毕 业 设 计（论 文）

设计(论文)题目：基于PLC的10t桥式起重机电气控制系统设计 专 题 题 目：

目录

摘要 ................................................................................................................................................ 1 Abstract .......................................................................................................................................... 2 1 绪论 ............................................................................................................................................ 3

1.1 起重机拖动系统发展现状 ............................................................................................ 3 1.2 电气控制技术简介 ........................................................................................................ 4 1.3 本课题设计的任务与意义 ............................................................................................ 5 2 桥式起重机简介及相关参数的介绍 ...................................................................................... 6

2.1 桥式起重机的简介 ........................................................................................................ 6 2.2 桥式起重机相关参数的介绍 ...................................................................................... 10 2.3 本设计的控制方案 ...................................................................................................... 11 3 变频调速系统的设计 ............................................................................................................. 12

3.1 变频器的选择和参数设定 .......................................................................................... 12

3.1.1 变频器的基本原理及接线端子的介绍 .......................................................... 12 3.1.2 变频器的选择和参数设定 ............................................................................... 23 3.2 变频器的配置和制动电阻 .......................................................................................... 30

3.2.1 变频器基本配置的选择 ................................................................................... 30 3.2.2 制动电阻的选择 ................................................................................................ 33

4 电气控制系统的设计 ............................................................................................................. 35

4.1 桥式起重机控制要求的分析 ...................................................................................... 35 4.2 保护功能的分析 .......................................................................................................... 36 4.3 电气控制原理图的设计 .............................................................................................. 37 5 电气控制系统的PLC实现 ................................................................................................... 42

5.1 PLC技术的简介 ........................................................................................................... 42

5.1.1 PLC概述 ............................................................................................................. 42 5.1.2 西门子S7-200结构及工作原理 ..................................................................... 43 5.2 西门子S7-226 PLC的介绍 ........................................................................................ 45 5.3 西门子S7-226 PLC外部电路的设计 ....................................................................... 48 5.4 控制系统的PLC程序设计 ........................................................................................ 48

5.4.1 S7-226 PLC输入输出地址的分配 ................................................................... 48

2

5.4.2 S7-226PLC的程序设计 .................................................................................... 51 5.5 电气控制系统的抗干扰措施 ..................................................................................... 55

5.5.1 变频系统的抗干扰措施 ................................................................................... 55 5.5.2 PLC控制器的抗干扰措施 ............................................................................... 56

6 安装接线图的设计与程序调试 ............................................................................................ 57

6.1 相关元器件的尺寸的介绍及布局图 ......................................................................... 57 6.2 桥式起重机电气控制系统的电路的安装接线图 .................................................... 58 6.3 PLC程序的调试 ........................................................................................................... 58 结束语 .......................................................................................................................................... 61 参考文献 ..................................................................................................................................... 62 谢致 .............................................................................................................................................. 63

摘要

随着工业生产规模的不断扩大，桥式起重机也得到了迅速的发展。桥式起重机主要应用室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。它具有上下起升、前后平移、左右平移的功能，其主要由电气控制系统和机械系统组成。本设计是桥式起重机的电气控制系统的设计。

本文对桥式起重机电气控制系统的设计主要从安全性和功能性两个方面着手进行，主要包括主电路的设计和控制电路的设计，主电路中的设计以变频器的连接和参数设定为主，控制主要以PLC程序的设计以及和变频器连线、输入输出端子的分配。该设计主电路中改变电动机的工作状态主要由变频器器来实现，在控制电路中实现桥式起重机的各种功能主要由PLC实现。

本文是以山东华起起重机械有限公司生产的QD型10吨吊钩式桥式起重机为背景的。在设计中，在起重机的长动控制方面大车、小车、起升机构分别都设计了三个速度档，即高速、中速、低速，由凸轮控制器控制。在点动方面大车、小车、起升机构都设计了正反转点动，但点动速度都处于各自的低速档。在滑行控制方面，只有大车设有滑行控制。在限位保护方面，大车、小车两边都设有保护行程开关，小车设有一个限位保护行程开关和一个超载保护行程开关。PLC系统选用西门子公司生产的S7-200系列的PLC和一个输入输出扩充模块EM223。变频器选用三菱公司生产的FR-F500。该电气控制系统有行程开关的保护措施以及变频器反馈给PLC的信号来实施保护。

关键词： 桥式起重机；电气控制系统；变频调速；PLC控制

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