橋式起重機(jī)的PLC改造

《畢業(yè)設(shè)計(jì)成果報(bào)告》匯報(bào)人：王歡設(shè)計(jì)匯報(bào)設(shè)計(jì)題目橋式起重機(jī)的PLC改造系部班級(jí)電氣工程系電氣0903班指導(dǎo)教師胡滿紅設(shè)計(jì)時(shí)間2011/10/25小組成員王歡學(xué)號(hào)09040308設(shè)計(jì)進(jìn)度要求設(shè)計(jì)題目：橋式起重機(jī)的PLC改造設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：第一周：去現(xiàn)場(chǎng)觀察起重機(jī)的安裝過程、工作過程，

收集相關(guān)資料。第二周：制作PLC程序、設(shè)計(jì)硬件線路。第三周：設(shè)計(jì)的調(diào)試。第四周：整理文檔、總結(jié)心得體會(huì)。目錄設(shè)計(jì)概況第一章、設(shè)計(jì)引言第二章、橋式起重機(jī)的簡(jiǎn)介第三章、配件清單第四章、PLC程序第五章、硬件介紹第六章、調(diào)試過程

第七章、改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

參考文獻(xiàn)結(jié)束語第一章、設(shè)計(jì)引言

橋式起重機(jī)是工礦企業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的一種起重機(jī)械，某機(jī)務(wù)段現(xiàn)配屬多臺(tái)橋式起重機(jī)，每天使用頻繁，工作量很大。橋式起重機(jī)能否正常工作直接影響機(jī)車檢修任務(wù)的完成和人身、設(shè)備的安全。原使用的橋式起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)采用繞線式交流異步電機(jī)，轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入多段外接電阻調(diào)速，采用凸輪控制器、繼電器－接觸器控制，這種控制系統(tǒng)主要缺點(diǎn)是：(1)電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速屬能耗型轉(zhuǎn)差調(diào)速，能耗大，機(jī)械特性軟，調(diào)速范圍小，平滑性差；(2)繼電器－接觸器控制系統(tǒng)在頻繁切換的情況下，沖擊電流大，觸頭燒損、電刷冒火、電動(dòng)機(jī)以及轉(zhuǎn)子所串電阻燒損和斷裂故障時(shí)有發(fā)生，故障率達(dá)每月2.5件;(3)調(diào)速平滑性差，對(duì)減速機(jī)、連軸器、鋼絲繩的機(jī)械沖擊大，影響使用壽命；(4)系統(tǒng)抱閘是在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行的，對(duì)制動(dòng)器損害很大，閘皮磨損嚴(yán)重

本次設(shè)計(jì)的對(duì)象是基于河南省礦山起重機(jī)有限公司電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)，本起重機(jī)跨度22.5M起升高度9M噸位5T。序號(hào)

名稱

生產(chǎn)廠家 1

電機(jī)

南京特種電機(jī)廠 2

減速機(jī)

江蘇泰興

河南省礦山起重機(jī)有限公司 3

制動(dòng)器

焦作市制動(dòng)器廠 4

電器元件

正泰

德力西 5

軸承

洛陽軸承廠

瓦房店軸承廠

哈爾濱軸承有限公司 6

鋼絲繩

江蘇南通鋼絲繩 7

鋼材

武漢鋼鐵集團(tuán)

安陽鋼鐵集團(tuán)

包頭鋼鐵有限公司 8

電纜

鄭州電纜廠

天津電纜廠 第二章起重機(jī)簡(jiǎn)介

起重機(jī)屬于起重機(jī)械的一種，是一種作循環(huán)、間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械。一個(gè)工作循環(huán)包括：取物裝置從取物地把物品提起，然后水平移動(dòng)到指定地點(diǎn)降下物品，接著進(jìn)行反向運(yùn)動(dòng)，使取物裝置返回原位，以便進(jìn)行下一次循環(huán)。橋式起重機(jī)一般由起重小車、橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成。起升機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒和滑輪組。電動(dòng)機(jī)通過減速器，帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)等部件的機(jī)架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。第三章、調(diào)試配件清單

名稱數(shù)量主令控制器、1熱繼電器、6臺(tái)電動(dòng)機(jī)4臺(tái)變頻器、3PLC、1交流接觸器、3限位器、6第四章PLC程序介紹小車正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕

I0.0小車反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕

I0.2小車停止按鈕

I0.1大車正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕

I0.3大車反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕

I0.4大車停止啟動(dòng)按鈕

I0.5小車左限位

I1.1小車右限位

I1.2大車前限位

I1.3電動(dòng)葫蘆上限位

I1.4電動(dòng)葫蘆下限位

I1.5大車正轉(zhuǎn)

Q0.0大車反轉(zhuǎn)

Q0.1小車正轉(zhuǎn)

Q0.2小車反轉(zhuǎn)

Q0.3主鉤上升

Q0.4主鉤下降

Q0.5（一）（二）（三）第五章、硬件介紹接線示意圖PLC控制原理圖第六章、調(diào)試過程 為確保PLC程序正確，要對(duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試，我用到了實(shí)驗(yàn)室的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)及星三角啟動(dòng)的仿真模塊，經(jīng)仿真調(diào)試，原設(shè)計(jì)程序符合設(shè)計(jì)要求，輸出口指示燈可以按照輸入的要求正常的變化，整個(gè)程序滿足設(shè)計(jì)要求。因此，采用PLC實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行分部分仿真較好。硬件系統(tǒng)的調(diào)試，我們選擇了實(shí)驗(yàn)室的德國(guó)雙元職業(yè)培訓(xùn)實(shí)訓(xùn)專用網(wǎng)板，PLC天皇實(shí)訓(xùn)臺(tái)子，接觸器、繼電器、按鈕等器件后，開始對(duì)其進(jìn)行連線胡老師和我們?cè)谝黄?！第七章、改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)經(jīng)改造的橋式起重機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)： ⑴橋式起重機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、加速、減速等過程更加平穩(wěn)快速，定位更加準(zhǔn)確，減少了負(fù)載波動(dòng)，安全性大幅提高。 ⑵系統(tǒng)運(yùn)行的開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)了無觸點(diǎn)化，具有半永久性的壽命。 ⑶由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流限制得較小，頻繁啟動(dòng)和停止時(shí)電動(dòng)機(jī)熱耗減少，壽命延長(zhǎng)。

⑷電磁制動(dòng)器在低速時(shí)動(dòng)作,其閘皮的磨損很小，使用壽命延長(zhǎng)。⑸降低了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。 ⑹節(jié)約能源，變頻調(diào)速的啟動(dòng)、制動(dòng)、加速、減速等過程中，電機(jī)運(yùn)行電流小。以本案來講，節(jié)能可達(dá)30%左右。參考文獻(xiàn)[1]張萬忠,劉明芹.電器與PLC控制技術(shù)[第二版].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.[2]西門子公司SIMATICS7-200系統(tǒng)手冊(cè),2002.[3]張萬忠,孫晉.可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例.北京：中國(guó)電力出版社，2005.[4]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京：北京航空

航天大學(xué)出版社,2000.[5]

李長(zhǎng)久.PLC原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.[6]

河南礦山重型機(jī)械有限公司技術(shù)手冊(cè)[7]

河南礦山重型機(jī)械有限公司投標(biāo)書結(jié)束語

畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們知識(shí)運(yùn)用能力的一次全面的考核，也是對(duì)我們進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立地分析問題和解決問題的能力，為以后撰寫專業(yè)學(xué)術(shù)論文和工作打下良好的基礎(chǔ)。

本次設(shè)計(jì)能夠順利完成，首先我要感謝我的母?！獫?jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，是她為我們提供了學(xué)習(xí)知識(shí)的土壤，使我們?cè)谶@里茁壯成長(zhǎng)；其次我要感謝學(xué)院的老師們，他們不僅教會(huì)我們專業(yè)方面的知識(shí)，而且教會(huì)我們做人做事的道理；尤其要感謝在本次設(shè)計(jì)中給與我們大力支持和幫助的胡老師，每有問題，老師總是耐心的解答，使我能夠充滿熱情的投入到畢業(yè)設(shè)計(jì)中去；還要感謝我的同學(xué)們，他們熱心的幫助，使我感到了來自兄弟姐妹的情誼；最后還要感謝相關(guān)資料的編著者和給予我們支持的社會(huì)各界人士，感謝你們?yōu)槲覀兲峁┮粋€(gè)良好的環(huán)境，使本次設(shè)計(jì)圓滿完成。謝謝！第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動(dòng)控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請(qǐng)盡量言簡(jiǎn)意賅的闡述觀點(diǎn)。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機(jī)的啟動(dòng)、換向；

2.輔機(jī)的啟動(dòng)；

3.為氣動(dòng)裝置提供氣源；

4.為氣動(dòng)工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時(shí)間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患?jí)吸氣狀態(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級(jí)活塞式壓縮機(jī)單級(jí)活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長(zhǎng)的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動(dòng)件少（軸承與滑片），潤(rùn)滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運(yùn)作；平時(shí)有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬小時(shí)以上，依然完好如初，按十萬小時(shí)相當(dāng)于每日以十小時(shí)運(yùn)作計(jì)算，可長(zhǎng)達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實(shí)不為過?；?葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證60000小時(shí)以上安全運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始?jí)嚎s3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始?jí)嚎s3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅(jiān)實(shí)、運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動(dòng)疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技?jí)嚎s機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長(zhǎng)壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運(yùn)動(dòng)件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長(zhǎng)，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個(gè)運(yùn)動(dòng)部件,壓縮機(jī)工作腔由相運(yùn)動(dòng)渦卷付形成多個(gè)相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動(dòng)渦卷作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強(qiáng)對(duì)氣缸的冷卻，省功、對(duì)氣缸潤(rùn)滑有益。二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—?dú)埓娴臍怏w在活塞回行時(shí)，發(fā)生膨脹，使實(shí)際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動(dòng)發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對(duì)容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機(jī)件吸熱，所以在吸氣過程中，機(jī)件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強(qiáng)對(duì)氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)密配合。5）氣體流動(dòng)慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時(shí)，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計(jì)進(jìn)氣管長(zhǎng)度，不得隨意增減進(jìn)氣管的長(zhǎng)度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理上述五條原因使實(shí)際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動(dòng)慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預(yù)熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時(shí)間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實(shí)際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)熱的影響二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理指示功率pi

：按示功圖計(jì)算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環(huán)