摘 要

门座式起重机是一种在港口中广泛使用的通用型起重机。为了适应不同货物的运输，需要对其电气系统进行合理的设计，本文主要完成起升机构电气系统的设计。

本文基于起重机电气系统的行业现状，拟定以PLC与变频器相结合的控制方式完成起升机构电气系统的设计。首先对起升机构的不同动作过程进行分析，明确控制系统的控制要求；根据控制要求完成变频调速系统的设计，主要包括变频器与配套元件的选型、变频器参数设定以及电气原理图的绘制；完成PLC控制系统的硬件模块设计；设计PLC的软件部分，主要包括I/O点的分配、绘制PLC输入输出电路图纸、编制PLC梯形图。

为检验PLC控制系统的设计是否合理，需要对所编制的PLC程序进行调试。使用编程软件完成了PLC程序的调试，证明所设计的起升机构电气系统是合理的。

关键字：门座起重机；变频器；PLC；电气系统

Abstract

Portal cranes is a kind of universal crane which is widely used in the port. In order to adapt to the transport of different goods, it is necessary to make a reasonable design of the electrical system. This paper mainly completes the design of the electrical system of the hoisting mechanism.

In this paper, based on the current status of the crane electrical system, this paper proposed the design of the electrical system of the hoisting mechanism with the combination of PLC and frequency converter. First of all, the process of lifting mechanism of different actions were analyzed, and the control requirements of the control system; According to the control requirements to complete the design of the variable frequency speed regulation system, mainly including the inverter and the supporting element selection, inverter parameter set and electrical schematic drawing; Complete hardware design of PLC control system design; Design the software part of the of PLC, mainly including the distribution of the I/O points, drawing a PLC input and output circuit, PLC ladder diagram.

In order to test whether the design of PLC control system is reasonable, it is necessary to debug the PLC program. Using programming software to complete the PLC program debugging, it is proved that the design of the lifting mechanism of the electrical system is reasonable.

Key Words:Portal cranes; frequency converter; plc; electrical system

目录

第1章 绪论 1

1.1论文选题的意义 1

1.2 国内外发展状况 1

1.3 本论文的主要研究内容 2

1.3.1 确定控制要求 2

1.3.2 调速系统设计 2

1.3.3 PLC部分设计 2

1.3.4 其他部分的设计 2

第2章 门座式起重机起升机构 3

2.1 门座式起重机介绍 3

2.2 起升机构分析 4

2.2.1 起升机构的控制要求 4

2.2.2 起升机构动作过程 4

2.2.3 起升机构保护装置 6

第3章 起升机构调速系统设计 7

3.1 交流电动机调速方法介绍 7

3.2 变频调速 7

3.2.1 变频调速简单工作原理 7

3.2.2 交流变频调速的基本方法 8

3.3 变频器部分设计 9

3.3.1 变频器的原理 9

3.3.2 变频器选型 9

3.3.3 变频器配套元件 10

3.3.4 起升机构变频调速原理说明 10

3.3.5 变频器参数设定 11

3.4 其他元器件选型 12

第4章 PLC硬件设计 14

4.1 PLC的优势 14

4.1.1可靠性高、抗干扰能力强 14

4.1.2 灵活性好、扩展性强 14

4.1.3 反应速度快 14

4.2 PLC的功能 14

4.3 PLC硬件设计 15

4.3.1 起升机构CPU模块要求 15

4.3.2 起升机构I/O模块要求 15

第5章 PLC软件设计 16

5.1 I/O分配表 16

5.2 PLC梯形图绘制 17

5.2.1 分析 17

5.2.2 传统控制方式梯形图绘制 19

5.2.3 自动化抓斗编程原理 22

第6章 PLC软件调试 23

6.1 设置调试环境 23

6.2 调试过程 23

6.3 零位保护程序调试结果 23

6.4 电机动作程序调试结果 23

6.5 速度程序调试结果 24

第7章 总结与分析 25

7.1 总结 25

7.2 经济性分析 25

参考文献 26

附录A 电路图 28

致谢 40

第1章 绪论

1.1论文选题的意义

随着整个社会经济的发展，工业生产规模的大型化、生产方式的专业化。增加了社会对资源的需求、促进了企业之间、地区之间的频繁的物资流通。从而促进了港口行业的迅速发展，建造更多大型的港口，对各种装卸设备的需求量越来越大，要求越来越高。

门座式起重机由四种能够完成起升、下降、回转、变幅等特定功能的不同机构组成。其中完成货物的抓取与升降功能的起升机构是其最为重要的传动机构，起升结构工作时所经历的工作状态较多，要求其在低速的情况下能够输出足够大的转矩，轻载时能够以较快的速度运行，并且在起重机运行中需要频繁的对起升机构进行启动和制动。其控制最为复杂，它不仅要完成较多的控制任务，同时要考虑机构运行时的安全性与可靠性。