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摘 要

在计算机控制技术和自动化技术不断发展的推动下，卷扬机式起重机控制系统得到了很大的进步，在新技术被一一应用进来后，控制系统的发展被大大向前推进。目前主流的系统通常是选用可编程逻辑控制器来对系统实现控制，这种模式可靠性比较高。

在原有系统的基础之上，有人提出了可以用可编程控制器，以及利用行程开关、压力传感器、编码器等对闸门卷扬机、制动器实现自动化控制以此来提高闸门的自动化程度和工作的可靠性。本论文选用的可编程控制器型号为S7-200系列，首先介绍其工作原理，在对其进行整体设计，最后对整个系统进行完整设计。

本系统设计方案实现较为简单，并且该方法具有普遍意义，可广泛用于闸门的自动控制。

本论文涉及机械设计、电气控制和可编程控制器、组态软件等知识领域，是机械工程及自动化专业各科知识的综合应用。

关键词：闸门 启闭机 PLC 卷扬机 制动器

Design of the Control System for the Hoist Type Gate Crane

Abstract

With the development of automation technology and computer control technology, hoist crane control system has been greatly improved, and are more frontier in the field of automatic control technology is gradually being applied to the control system of hoist. In the design of the control system of hoist, selectd the reliability of the programmable logic controller as the core to control the system implementation, this kind of control mode has gradually develpoed into the mainstream of hoist control system.

In order to improve the working reliability and automation degree of the gate, on the basis of original system, put forward by programmable controller, using the travel switch, pressure sensor, encoder signal to a gate hoist, brake to realize automation control. This paper uses Siemens S7-200 series programmable controller to control, this paper introduces the working principle of the system, and carries on the overall design and automation control system design.

This system is simple and easy to implement, this method has universal significance, can be widely used in the control gate.

This paper design the mechanical design, electrical control and PLC, configuration software, and other areas of the knowledge, is mechanical engineering and automation professional comprehensive application of knowledge in all the subjects.

Keywords: Gate; Hoist; PLC; Winch; Brake

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 概论 1

1.1闸门控制系统现状 1

1.1.1 早期闸门控制系统 2

1.1.2 智能监控、控制系统 2

第2章 闸门控制系统结构 4

2.1闸门控制系统的组成 4

2.2闸门控制系统工作示意图 5

第3章 设备选型 6

3.1启闭机的选取 6

3.1.1 启闭机的简述 6

3.1.2 电动卷扬机 8

3.1.3 卷扬机的计算与选型 8

3.1.4 电动机的选型 8

3.1.5 制动器的选型 10

3.2PLC模块选型 10

3.2.1 PLC简介 10

3.2.2 PLC选型 12

3.2.3 CPU224技术参数 12

3.3 串口选择 20

3.4 传感器和变送器的选型 22

3.4.1 编码器型号选取 22

3.4.2 行程开关的选取 23

3.4.3 低压电器的选取 25

3.5 显示屏的选型 29

3.6 选用设备列表 29

第4章 程序编写 31

结束语 34

参考文献 35

第1章 概论

1.1闸门控制系统现状

长期以来，基本都是用人工操作控制的电动机来进行闸门的启闭工作，工作效率低，可靠性不高。闸门在我国防洪、抢险等众多水利工程中应用地十分广泛且起到相当大的作用。但是目前国内大多数闸门的运行还是严重依赖人的操作，这样严重制约工作效率，而且容易发生很多认为事故，所以闸门自动控制变得越来越必要。当“无人值班，值班人员少”的控制模型被提出时，各种水利工程迫切需要一个具有高可靠性并且能在成本和效益间得到平衡的闸门监控系统。传统的采用继电器接触器控制方式的闸门控制系统，由于其自身限制，而有着各种缺点，虽然有一部分已经采用自动化控制，但是其控制模式就现在而言已经有些落后，大多数监控系统都无法联网，也就不能进行远程操作。因此，闸门控制系统在我国的应用水平的有好有坏。

水利工程越来越向着现代化前进，这也要求人们必须设计一个具有高可靠性的闸门监测系统，并且要求该监控系统具有网络通信功能，同时具有远程监控能力，更要求有良好的网络扩展能力和更多的系统冗余，并要求系统设计具有一定的前瞻性，能满足现在以及日后很长时间的使用。因此，研究水闸监控系统的研究与设计具有重要意义。

相较与美国之类的在很早就开始研发满足大型、中型水库以及水电站自动监控的系统的发达国家，中国是在二十世纪80年代初开始这项研究，先在全国各地的试点，同时引进和消化吸收的各种设备，最终制定了适合中国国情的自动监测系统，其中相当一部分系统取得了成功并进行了推广。

1.1.1 早期闸门控制系统

早期由于技术落后以及资金方面的原因，大多数控制系统都是继电器式的，虽然简单易于推广，但是缺点众多，而且闸门的启闭需要完全由人工来完成，同时功能单一，已经渐渐满足不了现在水利建设的需要。

1.1.2 智能监控、控制系统

国民经济的快速发展，对闸站闸门监视和控制提出了更高的要求，闸门自动化程度的高低甚至直接影响到其经济效益的发挥。现代自动化控制技术能够显著提高闸站对于各种情况的应对能力，这样就能够做到及时准确地调节阀杆、支路流量；同时能实现快速高效的水量分配任务，同时避免客户服务人工操作所造成的不确定因素。

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