摘 要

近年来，门座起重机在港口装卸作业中得到了广泛的应用，随着港口吞吐量的增加，对门座起重机的电气系统也提出了更高的要求。

本文主要进行了MQ4038门座起重机运行机构电气系统的设计工作，根据MQ4038门座起重机的额定起重量，完成了电动机的选型，并且根据运行机构驱动电动机的功率选择了与之相匹配的变频器，完成了变频调速电路的设计；选用可编程控制器（PLC）来进行对门座起重机运行机构的控制，确定了可编程控制器的CPU模块、电源模块、输入模块以及输出模块的数量和型号，完成了可编程控制器的电路图，并且根据运行机构的工作要求和工作特性，绘制了梯形图。

关键词：电气系统；门座式起重机；运行机构；变频器；PLC

Abstract

For the past few years, the portal crane has been applied in a wide range in the port with the increase of the port throughput, so people put forward higher requirements for portal crane’s electric control system.

This paper mainly describes the design of MQ4038 portal crane travelling mechanism electrical system ,according to MQ4038 portal crane specify weight, completed the selection of motor, and according to portal crane travelling institution drive motor power ,selected a matched frequency device, completed the design of frequency adjustable speed circuit; selected Programmable Logic Controller (PLC) to for portal crane traveling institutions of control, determine Programmable Logic Controller CPU module、power module and the number and type of input modules and output modules, completed circuit diagram of Programmable Logic Controller, and according to traveling institution's work requirements and job characteristics, draw a ladder diagram.

Key Words: portal crane; electrical system; travelling mechanism; frequency converter; PLC

目 录

第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 研究的目的及意义 1

1.3 研究现状 2

1.4 本文的主要设计工作............................................2

第2章 门座起重机运行机构及技术参数 3

2.1门座起重机运行机构介绍 3

2.2 MQ4038门座式起重机技术参数 4

2.3 驱动电机的选型................................................5

第3章 运行机构变频调速系统的设计 6

3.1 变频调速的原理及方式 6

3.1.1 变频调速的原理 6

3.1.2 U/f控制 6

3.1.3 矢量控制 8

3.2 变频器的选型 8

3.2.1 根据不同的负载类型选择....................................8

3.2.2 根据系统的控制方式选择....................................8

3.2.3 选择变频器应满足的条件....................................9

3.2.4 变频器的选择依据和方法...................................10

第4章 可编程控制器（PLC）系统的设计 13

4.1 概述 13

4.2 PLC的优点 13

4.3 PLC的工作原理 14

4.4 PLC系统的设计 15

4.4.1 PLC系统的硬件设计 15

4.4.2 PLC系统的软件设计 16

第5章 总结与展望 20

5.1 总结 20

5.2 展望 20

第6章 经济性分析..................................................21

参考文献 22

附录A .............................................................23

致 谢 26

第1章 绪论

1.1 概述

在现代工业发展的过程中，起重机扮演着十分重要的角色。原来的码头还需要靠人力搬运货物，工作效率非常低，工人也很辛苦，严重阻碍了经济的发展、社会的进步以及底层工人权利的保障。有了起重机之后，在码头工作的工人不需要那么辛苦地依靠人力来搬运货物了，装卸作业实现了机械化。这一局面的改变加快了世界经济的发展，货物流通十分常见，各式各样的起重机在港口起着重要作用。

这其中门座式起重机在各大港口的装卸作业中发挥着重要作用，门座式起重机性能优越，工作效率非常高，是港口作业里非常重要的一种设备。它由四个机构组成，这四个机构各司其职，都是不可或缺的重要部分，包括旋转机构、运行机构、起升机构还有变幅机构，另外还包括一些其他的辅助设备等。这篇文章里，我主要研究的是运行机构的电气控制系统。

图1.1 门座起重机

1.2 设计的目的及意义

经过在武汉理工大学物流工程学院将近四年的学习，我们将在大四的下学期进行毕业设计。在大学里，我们学习了很多关于机械设计领域的基础知识，比如说，大一阶段，我们主要是学习一些理工科的基础知识，高等数学、线性代数、概率论及数理统计、大学物理、工程制图等等，学习这些为以后进行更加深入地学习打下基础。在大二阶段，我们有学习了电工与电子技术、机械原理、机械设计等等。之后，我们又主要学习了起重运输机械、单片机、机电传动基础、控制工程基础等等。在学习完这些基础的课程之后，我们有必要进行一次大型的训练，把我们之前学习的知识都联系起来，来完成自己的大学学业。

1.3 研究现状