【基于PLC的橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8900字（論文）】

基于PLC的橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)TOC\o"1-3"\h\u56021緒論 頁基于PLC的橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1緒論1.1設(shè)計(jì)背景起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和起重運(yùn)輸中的重要設(shè)備，在工礦企業(yè)、鋼鐵化工、鐵路交通、港口碼頭以及物流周轉(zhuǎn)等場所得到廣泛的運(yùn)用。大型物品的運(yùn)輸與轉(zhuǎn)移都離不開起重機(jī)設(shè)備，它可以節(jié)省大量的人力。橋式起重機(jī)主要橫架于倉庫、車間等，這樣便可以充分的利用下面的空間來進(jìn)行搬運(yùn)貨物。橋式起重機(jī)工作環(huán)境惡劣，工作任務(wù)重，它能否正常工作直接影響到生產(chǎn)效率，甚至關(guān)系到人身安全問題，因此在使用時(shí)機(jī)械運(yùn)行效率和安全可靠性的提高是必要的。近年來，中國在起重機(jī)研發(fā)方面投入大量人力物力，在制造工藝技術(shù)；設(shè)備維修成本；設(shè)備管理等方面不停地創(chuàng)新，一系列措施推動(dòng)了技術(shù)不斷進(jìn)步。傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)大多使用繼電器和接觸器進(jìn)行操控，并且采用交流繞線串電阻的方式進(jìn)行機(jī)器制動(dòng)和速度的調(diào)節(jié)，這樣的控制系統(tǒng)存在很大的問題，可靠性不高，操作比較復(fù)雜，并且經(jīng)常出故障，能源消耗較高，效率低。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀中國起重機(jī)發(fā)展較晚，直到1949年以后才開始研發(fā)自己的起重機(jī)。在中國無數(shù)科研者的努力和幾代人的付出下，國內(nèi)起重機(jī)經(jīng)歷了從無到有、從簡到精的蛻變，從以往的簡單設(shè)計(jì)到現(xiàn)在的國際一流。經(jīng)過近些年的發(fā)展，橋式起重機(jī)在我國發(fā)展迅速，在起重機(jī)高效化、協(xié)同化等方面都取得了非常好的成績。1949年10月27日，大連起重機(jī)器廠生產(chǎn)出了我國第一臺(tái)雙梁橋式起重機(jī)，該起重機(jī)重量為5噸，跨度為22.5m，該起重機(jī)的生產(chǎn)成功代表著我國起重機(jī)技術(shù)步入了發(fā)展軌道。由于我國重工業(yè)水平處于起步階段，所以當(dāng)時(shí)橋式起重機(jī)生產(chǎn)技術(shù)還不夠成熟，該起重機(jī)僅僅能夠進(jìn)行簡單、呆板的運(yùn)作，而且需要耗費(fèi)大量的人力來協(xié)同作業(yè)。2019年5月6日，徐工研制的全地面起重機(jī)XCA1600在河北完成首秀，完美吊裝140米風(fēng)機(jī)，打破全地面起重機(jī)吊裝高度世界記錄。徐工XGC88000履帶起重機(jī)是世界上體積最大、起重量最大的起重機(jī)。這款起重機(jī)的最大額定起重力矩有88000噸，這款起重機(jī)不但在起重量方面取得了世界之最，而且還申請成功了80多個(gè)國家專利，3項(xiàng)國際專利，有6項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)先國際同行。目前來說，這款起重機(jī)能夠滿足一切起重需要，例如化石燃料開采，核電設(shè)備建設(shè)以及其他重工項(xiàng)目需求。1.2.2國外研究現(xiàn)狀國外的起重機(jī)發(fā)展的比較早，不僅開始的時(shí)間較早，而且發(fā)展的速度也是很快。18世紀(jì)60年代至19世紀(jì)40年代，起重機(jī)在英國得到重視，在第一次工業(yè)革命后西方先進(jìn)國家大力發(fā)展起重機(jī)事業(yè)。到了20世紀(jì)初，國外的計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展了起來，并且微電子技術(shù)、電子技術(shù)、機(jī)械液壓技術(shù)等方面也發(fā)展了起來，這些技術(shù)和起重機(jī)結(jié)合，使起重機(jī)得到了階段性的突破。西方國家將電力電子技術(shù)、液壓技術(shù)、微電子技術(shù)、模糊控制技術(shù)、光纜技術(shù)等眾多技術(shù)與機(jī)械技術(shù)結(jié)合，并且將這些技術(shù)運(yùn)用到起重機(jī)械的控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中，使得起重機(jī)的自動(dòng)化程度和智能化程度得到大幅度提高。2010年，德國德馬克公司生產(chǎn)了一臺(tái)可用激光查找物體，并且在取物裝置上裝有超聲波傳感器引導(dǎo)自動(dòng)抓取貨物的橋式起重機(jī)，其自動(dòng)防搖系統(tǒng)能在運(yùn)行速度200m/min、加速度0.5m/s2的情況下很快使搖擺振幅減少幾個(gè)毫米。1.3設(shè)計(jì)意義通過對現(xiàn)階段起重機(jī)的了解，決定該畢業(yè)設(shè)計(jì)以橋式起重機(jī)為對象，對傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)可靠性低、操作復(fù)雜、故障率高等問題作出針對性的思考和解決。傳統(tǒng)的起重機(jī)大多用交流繞線串電阻來實(shí)現(xiàn)機(jī)器的制動(dòng)和速度調(diào)節(jié)，并且控制系統(tǒng)采用接觸器和繼電器組合，這種控制方式可靠性低、操作非常復(fù)雜、故障率較高。橋式起重機(jī)大多工作任務(wù)繁重、工作環(huán)境相對惡劣，傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)容易發(fā)生電動(dòng)機(jī)以及所串電阻燒損的情況，不僅影響到正常的生產(chǎn)還會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，甚至有可能對人員安全問題造成威脅。起重機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性的要求非常高，起重機(jī)重量和運(yùn)行速度等技術(shù)參數(shù)越來越大，起重機(jī)自動(dòng)化程度越來越高，對起重機(jī)管理和通信性能的要求越來越高。因此，有必要對橋式起重機(jī)電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行研究。由混頻器組成的交流調(diào)速系統(tǒng)可以取代直流調(diào)速系統(tǒng)，這是計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別是大規(guī)模集成電路制造技術(shù)不斷發(fā)展的必然結(jié)果，符合起重機(jī)的發(fā)展趨勢。適用于提高起重能力的起重機(jī)的開發(fā)，如提高工作速度、擴(kuò)大速度范圍、改進(jìn)金屬結(jié)構(gòu)、提高工作效率、提高機(jī)電設(shè)備的工作效率、可靠性和使用壽命:改善駕駛員的操作條件、保證安全操作、提高自動(dòng)控制程度、擴(kuò)大遙控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，特別適用于環(huán)境惡劣的堆垛機(jī)和冶金起重機(jī)。同時(shí)也滿足了起重機(jī)大型化、高效化、免維護(hù)、節(jié)能化發(fā)展的要求。向自動(dòng)化、智能化、集成化和信息化方向發(fā)展?；诖耍緲蚴狡鹬貦C(jī)的控制系統(tǒng)經(jīng)過改造，在起動(dòng)、制動(dòng)以及變速等方面更加平穩(wěn)，定位更加精確，而且大大減少了負(fù)載波動(dòng)，提高了安全性能。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)了無觸點(diǎn)化，具有半永久性的使用壽命；電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大幅減小，在起動(dòng)和停止時(shí)電機(jī)的熱耗減少，大大的延長了電機(jī)的壽命。由于電機(jī)的運(yùn)行電流小，不僅使運(yùn)行耗電大幅降低，而且減少了對電網(wǎng)的沖擊，一定程度上也保護(hù)了其他設(shè)備?，F(xiàn)代工業(yè)朝著自動(dòng)化、智能化、集成化和信息化發(fā)展，PLC技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中得到了越來越普遍的應(yīng)用。通過本次設(shè)計(jì)，加深了對可編程控制器的理解，強(qiáng)化了對可編程控制器的應(yīng)用能力。在動(dòng)手能力、分析問題能力以及解決問題的能力上有很大的提升，同時(shí)對當(dāng)今國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀有了更深層次的認(rèn)識。2起重機(jī)硬件選型2.1控制模塊選擇（1）選擇單片機(jī)作為控制模塊，根據(jù)單片機(jī)簡單的功能、可設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)，可根據(jù)要求進(jìn)行擴(kuò)展，設(shè)計(jì)方式靈活，工作量也較小，但設(shè)計(jì)耗時(shí)較長，抗干擾能力差，維護(hù)成本高等問題。（2）選擇PLC作為控制模塊,其同樣具有強(qiáng)大的功能及豐富的I/O接口,完全可以滿足該設(shè)計(jì)硬件需求，對復(fù)雜信號的處理也十分出色,市場使用十分廣泛，硬件及軟件的設(shè)計(jì)十分方便。該控制方案相比于其他方案更加簡單方便，系統(tǒng)控制穩(wěn)定性強(qiáng)，程序和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)簡單，同時(shí)便于維護(hù)。綜上所述，PLC更適用于該設(shè)計(jì)，因此選擇S7-200PLC作為該設(shè)計(jì)的控制模塊。具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2PLC選型在對PLC進(jìn)行選型的過程中，I/O點(diǎn)數(shù)量是非常重要的參考依據(jù)，這關(guān)系到能否完成設(shè)計(jì)要求，同時(shí)在已經(jīng)滿足設(shè)計(jì)要求的I/O點(diǎn)分配中，還需要準(zhǔn)備一定的余量的I/O點(diǎn)，這些余量的點(diǎn)數(shù)將作為設(shè)計(jì)過程中的備用，以防止先前選好的點(diǎn)數(shù)出現(xiàn)故障妨礙生產(chǎn)，調(diào)用備用的點(diǎn)數(shù)可以減少損失。（1）PLC機(jī)型PLC的機(jī)型分類大體有兩類，一類是整體型，另一類是模塊型。整體型PLC的優(yōu)點(diǎn)在于價(jià)格成本比較低，同時(shí)體積小，主要用于要求不高的工業(yè)要求中。模塊型將PLC眾多組成結(jié)構(gòu)，分解成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的模塊，主要優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)用靈活，便于維護(hù)，同時(shí)可以滿足較高的工業(yè)控制要求，主要使用在大型生產(chǎn)過程中。（2）PLC輸出類型PLC輸出類型一般分為晶體管、繼電器。晶體管響應(yīng)時(shí)間快，但輸出只能是直流。繼電器響應(yīng)時(shí)間慢，但是輸出既可以交流又可以直流。該設(shè)計(jì)除了要考慮成本因素和控制功能同時(shí)也需要考慮到I/O點(diǎn)數(shù)量，不僅要滿足設(shè)計(jì)需求，還需要準(zhǔn)備一定數(shù)量的備用點(diǎn)數(shù)。因此，該系統(tǒng)選擇的西門子PLC具體型號為CPU226CN，這款PLC本體自帶24個(gè)輸入、16個(gè)輸出，該設(shè)計(jì)有27個(gè)輸入、9個(gè)輸出，還需要增加一個(gè)數(shù)字輸入擴(kuò)展模塊才能滿足系統(tǒng)要求，CPU226CN實(shí)物如圖2-2所示。圖2-2CPU226CN實(shí)物圖2.3變頻器選型該設(shè)計(jì)需要選用變頻器，通過變頻器控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的快慢，選用的是臺(tái)達(dá)VFD-M系列變頻器。該變頻器具有如下特點(diǎn)：50℃環(huán)境溫度，無需降容；體積小巧，業(yè)界領(lǐng)先；調(diào)速范圍寬，控制精度高，±0.2%額定轉(zhuǎn)速；低頻帶載能力強(qiáng)；保護(hù)功能完善，過流、過壓、過載、過熱等多重保護(hù)。大車變頻器選用的規(guī)格為：VFD-M37KW，小車變頻器選用的規(guī)格為：VFD-M11KW，吊鉤變頻器選用的規(guī)格為：VFD-M5.5KW，變頻器實(shí)物如圖2-3所示。圖2-3變頻器實(shí)物圖2.4接近開關(guān)選型接近開關(guān)是一種沒有觸點(diǎn)的接近開關(guān)，它屬于開關(guān)量傳感器。它具有響應(yīng)速度快、使用壽命長以及對環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且它不會(huì)被檢測物磨損。該設(shè)計(jì)中大車前進(jìn)減速、前進(jìn)停止、后退減速、后退停止，4個(gè)位置采用接近開關(guān)；小車左移減速、左移停止、右移減速、右移停止，4個(gè)位置采用接近開關(guān)；吊鉤上升減速、上升停止、下降減速、下降停止，4個(gè)位置采用接近開關(guān)，所有的接近開關(guān)B1到B12均選用歐姆龍E2E系列型號為E2E-X3D1-N的接近開關(guān)，它是一種直流電感式的接近開關(guān)，具體的規(guī)格參數(shù)見表2-1。表2-1接近開關(guān)規(guī)格參數(shù)型號電源電壓(V)開關(guān)容量(mA)檢測距離(mm)觸點(diǎn)型式E2E-X3D1-NDC12~241003±10%一常開2.5指示燈選型該設(shè)計(jì)中選用了3個(gè)指示燈，自動(dòng)選擇指示燈HL1，運(yùn)行保持指示燈HL2，報(bào)警指示燈HL3。其中報(bào)警指示燈HL3選擇施耐德公司生產(chǎn)的型號XB2BSB4LC的指示燈，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，該報(bào)警指示燈亮紅色并頻閃，發(fā)出蜂鳴的聲音，聲光報(bào)警，更容易使操作員發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障進(jìn)行及時(shí)處理。該系列信號燈工作電壓DC24V，最大額定工作電流為270mA，聲響間斷≥85dB。自動(dòng)選擇指示燈HL1選擇施耐德公司生產(chǎn)的型號為XB2BVM3LC白色信號燈，工作電壓DC24V。運(yùn)行保持指示燈HL2選擇施耐德公司生產(chǎn)的型號為XB2BVM3LC綠色信號燈，工作電壓DC24V。2.6斷路器選型該設(shè)計(jì)總共選用了3個(gè)低壓斷路器進(jìn)行電路過載、隔離、短路的保護(hù)。低壓斷路器的額定電流一般為線路或設(shè)備電流的1.2~2倍。該設(shè)計(jì)中低壓斷路器額定電路取1.2倍進(jìn)行計(jì)算。用的是ABB型號為S200DC小型斷路器，其中斷路器QF1是對大車變頻器進(jìn)行過載和短路保護(hù)，變頻器的額定電流為74A，因此斷路器QF1選擇的額定電流為100A。其中斷路器QF2是對小車變頻器進(jìn)行過載和短路保護(hù)，變頻器的額定電流為22A，因此斷路器QF2選擇的額定電流為32A。其中斷路器QF3是對吊鉤變頻器進(jìn)行過載和短路保護(hù)，變頻器的額定電流為11A，因此斷路器QF3選擇的額定電流為20A。2.7開關(guān)電源選型該設(shè)計(jì)需要選用開關(guān)電源，開關(guān)電源可以將交流220V轉(zhuǎn)化為直流24V，由于該設(shè)計(jì)選用的PLC的類型是直流24V供電，輸入是直流24V，選用的指示燈也是直流24V供電。所以選用的開關(guān)電源品牌為明緯，具體型號為LRS-50-24，該開關(guān)電源價(jià)格優(yōu)惠，體積小等特點(diǎn)，具體的參數(shù)見表2-2。表2-2開關(guān)電源規(guī)格參數(shù)型號輸入電壓(V)輸出電壓(V)輸出電流(A)功率(W)LRS-50-24AC220DC242.5502.8中間繼電器選型中間繼電器主要是根據(jù)被控制電路的電壓等級、所需觸頭的數(shù)量、種類和容量等要求來進(jìn)行選擇的。中間繼電器線圈通電、斷電時(shí)的信號作為中間繼電器的輸入信號，觸頭動(dòng)作作為輸出信號，當(dāng)線圈通電，觸點(diǎn)接通，線圈斷電，觸點(diǎn)斷開，由觸點(diǎn)的動(dòng)作帶動(dòng)各個(gè)控制電路的動(dòng)作。該設(shè)計(jì)中選用施耐德公司生產(chǎn)的RXM2LB2BD的中間繼電器，它在交流和直流控制電路中均可使用，該設(shè)計(jì)選用線圈為直流24V符合要求，具體的參數(shù)見表2-3。表2-3中間繼電器規(guī)格參數(shù)型號引腳數(shù)目額定工作電流(A)線圈電壓RXM2LB2BD8腳5A/3ADC24V2.9EMI濾波器選型由于電子設(shè)備在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同程度的噪聲，這樣會(huì)導(dǎo)致頻率及其不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致輸出電流不夠純凈，因此選用濾波器可以將頻率穩(wěn)定，輸出純凈的電流，確保生產(chǎn)排除外界干擾作為選擇條件。該設(shè)計(jì)選擇的是國產(chǎn)SJD-710-10單相濾波器，實(shí)物如圖2-4所示。圖2-4EMI濾波器2.10I/O分配表該設(shè)計(jì)有30個(gè)開關(guān)量輸入，其中3個(gè)為備用，9個(gè)開關(guān)量輸出，I/O分配表如2-4所示。表2-4輸入輸出I/O分配表輸入地址分配輸出地址分配輸入地址對應(yīng)外部設(shè)備輸出地址對應(yīng)外部設(shè)備I0.0自動(dòng)選擇按鈕Q0.0大車向前I0.1運(yùn)行保持按鈕Q0.1大車向后I0.2急停按鈕Q0.2小車左移I0.3前進(jìn)減速接近開關(guān)Q0.3小車右移I0.4前進(jìn)停止接近開關(guān)Q0.4吊鉤向上I0.5后退減速接近開關(guān)Q0.5吊鉤向下I0.6后退停止接近開關(guān)Q0.6自動(dòng)選擇指示燈I0.7左移減速接近開關(guān)Q0.7運(yùn)行保持指示燈I1.0左移停止接近開關(guān)Q1.0故障指示燈I1.1右移減速接近開關(guān)AQW0大車變頻器模擬量給定I1.2右移停止接近開關(guān)AQW2小車變頻器模擬量給定I1.3上升減速接近開關(guān)AQW4吊鉤變頻器頻率給定I1.4上升停止接近開關(guān)I1.5下降減速接近開關(guān)I1.6下降停止接近開關(guān)I1.7大車變頻器故障信號I2.0小車變頻器故障信號I2.1吊鉤變頻器故障信號I2.2進(jìn)料光電I2.3人工掛鉤確認(rèn)按鈕I2.4人工卸鉤確認(rèn)按鈕I2.5備用I2.6備用I2.7備用I3.0手動(dòng)大車向前I3.1手動(dòng)大車向后I3.2手動(dòng)小車左移I3.3手動(dòng)小車右移I3.4手動(dòng)吊鉤向上I3.5手動(dòng)吊鉤向下3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1主電路設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)主電路分別有大車電機(jī)、小車電機(jī)、吊鉤電機(jī)。線圈通電后，經(jīng)過斷路器QF1、QF2和QF3，然后經(jīng)過變頻器，當(dāng)大車變頻器正轉(zhuǎn)前進(jìn)KA1線圈得電時(shí)，大車變頻器正轉(zhuǎn)前進(jìn)KA1常開閉合,當(dāng)大車變頻器反轉(zhuǎn)后退KA2線圈得電時(shí)，大車變頻器反轉(zhuǎn)后退KA2常開閉合。當(dāng)小車變頻器左移KA3線圈得電時(shí)，小車變頻器左移KA3常開閉合，當(dāng)小車變頻器右移KA4線圈得電時(shí)，小車變頻器右移KA4常開閉合。當(dāng)?shù)蹉^變頻器向上KA5線圈得電時(shí)，吊鉤變頻器向上KA5常開閉合，當(dāng)?shù)蹉^變頻器向下KA6線圈得電時(shí)，吊鉤變頻器向下KA6常開閉合。主電路具體如圖3-1所示。圖3-1主電路圖3.2控制電路設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)的控制電路主要由熔斷器FU1、熔斷器FU2，開關(guān)電源V1，噪聲濾波器LB，F(xiàn)U1是對開關(guān)電源的輸入進(jìn)行過流保護(hù)，F(xiàn)U2是對開關(guān)電源的輸出進(jìn)行過流保護(hù)，開關(guān)電源V1是把AC220V交流電壓轉(zhuǎn)變成DC24V直流電壓。具體控制電路接線圖如圖3-2所示。圖3-2控制電路圖3.3PLC接線設(shè)計(jì)CPU226類型的輸入點(diǎn)有24個(gè)，該設(shè)計(jì)的輸入端主要包含自動(dòng)選擇按鈕、運(yùn)行保持按鈕以及各類傳感器信號。該設(shè)計(jì)的輸出點(diǎn)有9個(gè)，主要包含大車變頻器正反轉(zhuǎn)、小車變頻器正反轉(zhuǎn)，吊鉤變頻器正反轉(zhuǎn)、自動(dòng)選擇指示燈、運(yùn)行保持指示燈等。輸入輸出接線圖如圖3-3所示。圖3-3PLC輸入輸出接線圖3.4數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊接線設(shè)計(jì)EM221數(shù)字量擴(kuò)展模塊輸入點(diǎn)有6個(gè)，該設(shè)計(jì)的輸入端主要包含手動(dòng)大車向前按鈕，手動(dòng)大車向后按鈕，手動(dòng)小車左移按鈕，手動(dòng)小車右移按鈕，手動(dòng)吊鉤向上按鈕，手動(dòng)吊鉤向下按鈕。具體數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊接線圖如圖3-4所示。圖3-4數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊接線圖3.5模擬量輸出模塊接線設(shè)計(jì)EM232模擬量擴(kuò)展模塊輸出有2通道，該設(shè)計(jì)有大車變頻器模擬量給定、小車變頻器模擬量給定、吊鉤變頻器頻率給定，共需要3個(gè)模擬量輸出通道，所以是需要2個(gè)EM232模擬量擴(kuò)展模塊的。模擬量輸出模塊接線圖如圖3-5所示。圖3-5模擬量輸出擴(kuò)展模塊接線圖4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的程序用梯形圖作為編程語言，程序一共劃分為主程序，初始化子程序，按鈕操作子程序，自動(dòng)復(fù)位子程序，自動(dòng)控制子程序，輸出控制子程序，報(bào)警子程序，大車變頻器控制子程序，小車變頻器控制子程序，吊鉤變頻器控制子程序。4.1控制過程（1）手動(dòng)控制：系統(tǒng)自動(dòng)選擇按鈕未按下，系統(tǒng)默認(rèn)當(dāng)前控制模式為手動(dòng)控制。1）大車可以手動(dòng)前進(jìn)，手動(dòng)后退。在手動(dòng)前進(jìn)時(shí)，開始大車變頻器是以25Hz速度高速前進(jìn)，當(dāng)大車檢測到前進(jìn)減速接近開關(guān)時(shí)，大車變頻器是以5Hz速度低速爬行，直到大車檢測到前進(jìn)停止接近開關(guān)時(shí)，大車停下。在手動(dòng)后退時(shí)，開始大車變頻器是以25Hz速度高速后退，當(dāng)大車檢測到后退減速接近開關(guān)時(shí)，大車變頻器是以5Hz速度低速爬行，直到大車檢測到后退停止接近開關(guān)時(shí)，大車停下。2）小車可以手動(dòng)右移，手動(dòng)左移。在手動(dòng)右移時(shí)，開始小車變頻器是以25Hz速度高速右移，當(dāng)小車檢測到右移減速接近開關(guān)時(shí)，小車變頻器是以5Hz速度低速爬行，直到小車檢測到右移停止接近開關(guān)時(shí)，小車停下。在手動(dòng)左移時(shí)，開始小車變頻器是以25Hz速度高速左移，當(dāng)小車檢測到左移減速接近開關(guān)時(shí)，小車變頻器是以5Hz速度低速爬行，直到小車檢測到左移停止接近開關(guān)時(shí)，小車停下。3）吊鉤可以手動(dòng)下降，手動(dòng)上升。在手動(dòng)下降時(shí)，開始吊鉤變頻器是以25Hz速度高速下降，當(dāng)?shù)蹉^檢測到下降減速接近開關(guān)時(shí)，吊鉤變頻器是以5Hz速度低速爬行，直到吊鉤檢測到下降停止接近開關(guān)時(shí)，吊鉤停下。在手動(dòng)上升時(shí)，開始吊鉤變頻器是以25Hz速度高速上升，當(dāng)?shù)蹉^檢測到上升減速接近開關(guān)時(shí)，吊鉤變頻器是以5Hz速度低速爬行，直到吊鉤檢測到上升停止接近開關(guān)時(shí)，吊鉤停下。（2）自動(dòng)控制：系統(tǒng)自動(dòng)選擇按鈕按下，控制模式切換為自動(dòng)控制。1）自動(dòng)選擇指示燈處于0.5S亮，0.5S滅的狀態(tài)，代表系統(tǒng)正在自動(dòng)復(fù)位。自動(dòng)復(fù)位時(shí)，第一步吊鉤上升到上升停止接近開關(guān)，第二步小車左移到左移停止接近開關(guān)，第三步大車后退到后退停止接近開關(guān)，此時(shí)系統(tǒng)復(fù)位完成。2）自動(dòng)選擇指示燈處于常亮狀態(tài)，操作員可以按下運(yùn)行保持按鈕，運(yùn)行保持指示燈狀態(tài)為常亮，代表系統(tǒng)開始自動(dòng)運(yùn)行，如果此時(shí)再次按下運(yùn)行保持按鈕，運(yùn)行保持指示燈，處于0.5S亮，0.5S滅的狀態(tài)，代表自動(dòng)過程處于暫停狀態(tài)，如果此時(shí)再次按下運(yùn)行保持按鈕，運(yùn)行保持指示燈狀態(tài)切為常亮，代表系統(tǒng)繼續(xù)自動(dòng)運(yùn)行。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)進(jìn)料光電檢測到有物料，信號為1吊鉤變頻器是以25Hz速度高速下降，當(dāng)?shù)蹉^檢測到下降減速接近開關(guān)時(shí)，吊鉤變頻器是以5Hz速度低速爬行，直到吊鉤檢測到下降停止接近開關(guān)時(shí)，吊鉤停下。等待人工掛鉤，當(dāng)人工掛鉤確認(rèn)按鈕按下時(shí)，吊鉤變頻器是以25Hz速度高速上升，當(dāng)?shù)蹉^檢測到上升減速接近開關(guān)時(shí)，吊鉤變頻器是以5Hz速度低速爬行，直到吊鉤檢測到上升停止接近開關(guān)時(shí)，吊鉤停下。小車變頻器是以25Hz速度高速右移，當(dāng)小車檢測到右移減速接近開關(guān)時(shí)，小車變頻器是以5Hz速度低速爬行，直到小車檢測到右移停止接近開關(guān)時(shí)，小車停下。大車變頻器是以25Hz速度高速前進(jìn)，當(dāng)大車檢測到前進(jìn)減速接近開關(guān)時(shí)，大車變頻器是以5Hz速度低速爬行，直到大車檢測到前進(jìn)停止接近開關(guān)時(shí)，大車停下。吊鉤變頻器是以25Hz速度高速下降，當(dāng)?shù)蹉^檢測到下降減速接近開關(guān)時(shí)，吊鉤變頻器是以5Hz速度低速爬行，直到吊鉤檢測到下降停止接近開關(guān)時(shí)，吊鉤停下。3）等待人工卸鉤，當(dāng)人工卸鉤確認(rèn)按鈕按下時(shí)，吊鉤變頻器是以25Hz速度高速上升，當(dāng)?shù)蹉^檢測到上升減速接近開關(guān)時(shí)，吊鉤變頻器是以5Hz速度低速爬行，直到吊鉤檢測到上升停止接近開關(guān)時(shí)，吊鉤停下。大車變頻器是以25Hz速度高速后退，當(dāng)大車檢測到后退減速接近開關(guān)時(shí)，大車變頻器是以5Hz速度低速爬行，直到大車檢測到后退停止接近開關(guān)時(shí)，大車停下。小車變頻器是以25Hz速度高速左移，當(dāng)小車檢測到左移減速接近開關(guān)時(shí)，小車變頻器是以5Hz速度低速爬行，直到小車檢測到左移停止接近開關(guān)時(shí)，小車停下。自動(dòng)過程結(jié)束，等待下次進(jìn)料光電檢測信號為1時(shí)，自動(dòng)過程再次循環(huán)運(yùn)行。4.2程序設(shè)計(jì)5仿真運(yùn)行調(diào)試5.1仿真調(diào)試（1）根據(jù)I/O分配表，進(jìn)行PLC配置選型，選擇CPU226+EM221+EM232+EM232，配置選型如圖5-1所示。圖5-1配置選型（2）把PLC的程序?qū)С鰹閍wl格式，程序?qū)С鋈鐖D5-2所示。圖5-2程序?qū)С觯?）在仿真軟件中打開基于PLC橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真程序，程序打開如圖5-3所示。圖5-3程序打開（4）把導(dǎo)出的awl格式的文件，裝載到仿真PLC中，程序裝載如圖5-4所示。圖5-4程序裝載（5）點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，PLC上的RUN信號燈為綠燈，開啟運(yùn)行按鈕如圖5-5所示。圖5-5開啟運(yùn)行按鈕（6）點(diǎn)擊監(jiān)控按鈕，可以監(jiān)控程序狀態(tài)，監(jiān)控狀態(tài)如圖5-6所示。圖5-6進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)（7）系統(tǒng)急停按鈕未拍下時(shí)，I0.2=1，自動(dòng)選擇按鈕按下時(shí)，吊鉤變頻器是以25Hz速度高速上升，AQ4輸出4.88V電壓，仿真過程中吊鉤上升如圖5-7所示。圖5-7吊鉤上升（8）當(dāng)?shù)蹉^檢測到上升減速接近開關(guān)I1.3=1時(shí)，吊鉤變頻器是以5Hz速度低速爬行，AQ4輸出0.98V電壓，仿真過程中吊鉤減速如圖5-8所示。圖5-8吊鉤減速（9）直到吊鉤檢測到上升停止接近開關(guān)I1.4=1時(shí)，吊鉤停下，小車變頻器是以25Hz速度高速左移，AQ2輸出4.88V電壓，仿真過程中小車左移如圖5-9所示。圖5-9小車左移（10）當(dāng)小車檢測到左移減速接近開關(guān)I0.7=1時(shí)，小車變頻器是以5Hz速度低速爬行，AQ2輸出0.98V電壓，仿真過程中小車減速如圖5-10所示。圖5-10小車減速（11）當(dāng)小車檢測到左移停止接近開關(guān)I1.0=1時(shí)，小車停下，大車變頻器是以25Hz速度高速后退，AQ0輸出4.88V電壓，仿真過程中大車后退如圖5-11所示。圖5-11大車后退（12）當(dāng)大車檢測到后退減速接近開關(guān)I0.5=1時(shí)，小車停下，大車變頻器是以5Hz速度低速爬行，AQ0輸出0.98V電壓，仿真過程中大車減速如圖5-12所示。圖5-12大車減速（13）當(dāng)大車檢測到后退停止接近開關(guān)I0.6=1時(shí)，大車停下，自動(dòng)選擇指示燈Q0.6常亮，仿真過程中大車停止如圖5-13所示。圖5-13大車停止5.2仿真總結(jié)此系統(tǒng)設(shè)計(jì)了自動(dòng)選擇按鈕和運(yùn)行保持按鈕，自動(dòng)選擇按鈕按下，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，復(fù)位到系統(tǒng)初始位置，自動(dòng)復(fù)位過程調(diào)用了S7-200高級指令，方便監(jiān)控程序運(yùn)行到哪一步，方便調(diào)試過程。變頻器在自動(dòng)復(fù)位過程中，實(shí)現(xiàn)了高低速度的切換，對設(shè)備慣性沖量減少是有利的，在自動(dòng)控制過程也是調(diào)用S7-200高級指令，方便自動(dòng)過程中監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，運(yùn)行保持按鈕，二次按下，設(shè)備處于暫停狀態(tài)，再次按下，系統(tǒng)再次運(yùn)行，方便在實(shí)際調(diào)試過程中，檢驗(yàn)設(shè)備的狀態(tài)，方便維修等操作。6結(jié)論該畢業(yè)設(shè)計(jì)在詳細(xì)分析了控制系統(tǒng)硬件