摘 要

Abstract IV

第1章 绪 论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 国内外发展现状及趋势 2

1.3 设计的基本内容及目标 3

1.4 论文内容安排 3

第2章 系统总体方案设计 4

2.1 系统主要组成部分 4

2.2 系统工作原理 4

2.3 起升机构继电器控制系统分析 6

2.3.1 起升机构主电路 7

2.3.2 起升机构控制电路 7

第3章 系统硬件设计 9

3.1 PLC的I/O点配置 9

3.2 设备和器件选型 11

3.2.1 PLC选型 11

3.2.2 电机选型 13

3.2.3 扭矩传感器选型 14

3.2.4 限位开关选型 15

3.3 硬件电路 16

3.3.1 主电路 16

3.3.2 PLC及其扩展电路 18

3.3.3 PLC输入回路 19

3.3.4 PLC输出回路 19

第4章 系统软件设计 21

4.1 系统控制信号 21

4.1.1 输入信号 21

4.1.2 输出信号 21

4.2 起升系统软件设计 21

4.3 回转系统软件设计 22

4.4 变幅系统软件设计 23

4.5 PLC梯形图程序 23

结束语 31

致谢 32

参考文献 33

附录 起货机系统硬件连线图 34

摘 要

船舶电动起货机电气结构比较复杂，常用的继电器控制方法故障率较高，可靠性差且不便于维护，因此需要更先进的控制技术来取代。

可编程控制器即PLC是一种用在工业控制中的设备，模块化的PLC具有体积小、设计灵活、运行可靠、性价比高等特点，并且可以和计算机通讯，在工业生产中应用越来越广。借助于大中型PLC可实现现场控制工作站和集中管理计算机相结合的结构，这对老设备技术改造、实现船舶机舱的自动化、提高工作效率及设备稳定性有着十分重大的作用。

本设计以PLC作为电气控制系统核心，设计出了基于PLC的船舶起货机的电气控制系统，包括起升、旋转、变幅三大部分。文章给出了起货机系统硬件设备的选型、各部分硬件电路的连接以及PLC程序的编写。基于PLC的诸多优点，它比起继电器控制方法能更好地应用于船舶起货中，满足工业需求。

关键词：船用起货机 PLC 电气控制系统

Abstract

The electrical structure of Marine cargo crane for ocean ship is usually complex,which works in hostile environments. Commonly used relay-based control method has high failure rate and poor reliability.Besides,that kind of method isn’t easy to maintain. So we need more advanced control technology to replace it.

Programmable logic controller(PLC) is an industrial control computer.PLC has modular structure,which is flexible, reliable, small in size and has high performance-price ratio.In addition,PLC is able to communicate with supervising computer.Now it has been widely used in industrial automation. Based on large and medium-sized PLC,we can achieve field controlling and centralized management on computers,which has important value on technical innovation of old equipment, the realizationthe of the automation of ship engine room，the improvement of the production efficiency and equipment reliability.

Useing the PLC as the core of the control system, this paper designed PLC- based electrical control system of the marine electric winch,which includes lifting, rotating and luffing three parts. The article gives the hardware equipment selection of the control system, hardware circuit connection and the PLC programms. Due to the advantages of PLC, it can be better used in the ship's cargo meet the demand of industry.

Key Words:Marine crane ,PLC，Electrical control system

第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义

起货机是船舶甲板机械中非常常用的一类装置。依据不同分类方法，起货机也有不同种类。按照驱动方法进行分类，有电力驱动、电动液压驱动等类型。而根据机械结构形式划分，有吊杆式起货机、回转式起货机等^[1]。作为船舶甲板机械，没有固定循环；短时间内重复循环：挂货、上升、卸下、吊钩不挂货返回，而每次循环所吊货物重量基本不会相同；负载变化较大；工作环境恶劣，这些是起货机的工作特点。电动式起货机有着紧凑的结构，振动与噪声也非常小，便于操作人员对其进行自动控制和远程控制，当然，有利必有弊，电动起货机常常接线很复杂。过去电动起货机普遍采用的控制方式为继电器控制。而采用继电器控制的起货机缺点较多，比如有着很高的故障率，也不方便操作者对其进行维护、扩展，越来越不能满足工业活动的需求。随着PLC技术在近年来取得的较大的发展，起货机的控制方式也在逐渐改变。比起继电器控制，PLC有如下优势：

（1)继电器控制逻辑是这样组合而成的：通过延时继电器的滞后动作以及继电器机械触点的串并联等，这种系统一般情况下接线较多、体积大、功耗大、容易发生故障，此外，每个继电器只有4到8对触点，不灵活也不便于工作人员扩展。而PLC为存储逻辑，通过编写梯形图等各种形式的程序来改变控制方式，因此也称为“软接线”，灵活性比继电器控制方法好很多，也便于扩展。

（2)继电器控制逻辑采用并行方式来工作。通电时，继电器因受控制闭合或者断开，应当闭合的不会断开。而PLC系统采用串行方法，内部各器件在通电时被依次循环扫描，因此可以实现很多强大的功能。