桥式起重机的PLC改造

《毕业设计成果报告》汇报人：王欢设计汇报设计题目桥式起重机的PLC改造系部班级电气工程系电气0903班指导教师胡满红设计时间2011/10/25小组成员王欢学号09040308设计进度要求设计题目：桥式起重机的PLC改造设计进度要求：第一周：去现场观察起重机的安装过程、工作过程，

收集相关资料。第二周：制作PLC程序、设计硬件线路。第三周：设计的调试。第四周：整理文档、总结心得体会。目录设计概况第一章、设计引言第二章、桥式起重机的简介第三章、配件清单第四章、PLC程序第五章、硬件介绍第六章、调试过程

第七章、改进后的优点

参考文献结束语第一章、设计引言

桥式起重机是工矿企业中应用十分广泛的一种起重机械，某机务段现配属多台桥式起重机，每天使用频繁，工作量很大。桥式起重机能否正常工作直接影响机车检修任务的完成和人身、设备的安全。原使用的桥式起重机拖动系统采用绕线式交流异步电机，转子回路内串入多段外接电阻调速，采用凸轮控制器、继电器－接触器控制，这种控制系统主要缺点是：(1)电机转子串电阻调速属能耗型转差调速，能耗大，机械特性软，调速范围小，平滑性差；(2)继电器－接触器控制系统在频繁切换的情况下，冲击电流大，触头烧损、电刷冒火、电动机以及转子所串电阻烧损和断裂故障时有发生，故障率达每月2.5件;(3)调速平滑性差，对减速机、连轴器、钢丝绳的机械冲击大，影响使用寿命；(4)系统抱闸是在运动状态下进行的，对制动器损害很大，闸皮磨损严重

本次设计的对象是基于河南省矿山起重机有限公司电动单梁桥式起重机，本起重机跨度22.5M起升高度9M吨位5T。序号

名称

生产厂家 1

电机

南京特种电机厂 2

减速机

江苏泰兴

河南省矿山起重机有限公司 3

制动器

焦作市制动器厂 4

电器元件

正泰

德力西 5

轴承

洛阳轴承厂

瓦房店轴承厂

哈尔滨轴承有限公司 6

钢丝绳

江苏南通钢丝绳 7

钢材

武汉钢铁集团

安阳钢铁集团

包头钢铁有限公司 8

电缆

郑州电缆厂

天津电缆厂 第二章起重机简介

起重机属于起重机械的一种，是一种作循环、间歇运动的机械。一个工作循环包括：取物装置从取物地把物品提起，然后水平移动到指定地点降下物品，接着进行反向运动，使取物装置返回原位，以便进行下一次循环。桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。第三章、调试配件清单

名称数量主令控制器、1热继电器、6台电动机4台变频器、3PLC、1交流接触器、3限位器、6第四章PLC程序介绍小车正转启动按钮

I0.0小车反转启动按钮

I0.2小车停止按钮

I0.1大车正转启动按钮

I0.3大车反转启动按钮

I0.4大车停止启动按钮

I0.5小车左限位

I1.1小车右限位

I1.2大车前限位

I1.3电动葫芦上限位

I1.4电动葫芦下限位

I1.5大车正转

Q0.0大车反转

Q0.1小车正转

Q0.2小车反转

Q0.3主钩上升

Q0.4主钩下降

Q0.5（一）（二）（三）第五章、硬件介绍接线示意图PLC控制原理图第六章、调试过程 为确保PLC程序正确，要对程序进行模拟调试，我用到了实验室的电动机正反转及星三角启动的仿真模块，经仿真调试，原设计程序符合设计要求，输出口指示灯可以按照输入的要求正常的变化，整个程序满足设计要求。因此，采用PLC实验箱进行分部分仿真较好。硬件系统的调试，我们选择了实验室的德国双元职业培训实训专用网板，PLC天皇实训台子，接触器、继电器、按钮等器件后，开始对其进行连线胡老师和我们在一起！第七章、改进后的优点经改造的桥式起重机有以下优点： ⑴桥式起重机的启动、制动、加速、减速等过程更加平稳快速，定位更加准确，减少了负载波动，安全性大幅提高。 ⑵系统运行的开关器件实现了无触点化，具有半永久性的寿命。 ⑶由于电动机启动电流限制得较小，频繁启动和停止时电动机热耗减少，寿命延长。

⑷电磁制动器在低速时动作,其闸皮的磨损很小，使用寿命延长。⑸降低了对电网的冲击。 ⑹节约能源，变频调速的启动、制动、加速、减速等过程中，电机运行电流小。以本案来讲，节能可达30%左右。参考文献[1]张万忠,刘明芹.电器与PLC控制技术[第二版].北京：化学工业出版社，2008.[2]西门子公司SIMATICS7-200系统手册,2002.[3]张万忠,孙晋.可编程控制器入门与应用实例.北京：中国电力出版社，2005.[4]王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京：北京航空

航天大学出版社,2000.[5]

李长久.PLC原理及应用.北京：机械工业出版社，2006.[6]

河南矿山重型机械有限公司技术手册[7]

河南矿山重型机械有限公司投标书结束语

毕业设计是对我们知识运用能力的一次全面的考核，也是对我们进行科学研究基本功的训练，培养我们综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力，为以后撰写专业学术论文和工作打下良好的基础。

本次设计能够顺利完成，首先我要感谢我的母校——济源职业技术学院，是她为我们提供了学习知识的土壤，使我们在这里茁壮成长；其次我要感谢学院的老师们，他们不仅教会我们专业方面的知识，而且教会我们做人做事的道理；尤其要感谢在本次设计中给与我们大力支持和帮助的胡老师，每有问题，老师总是耐心的解答，使我能够充满热情的投入到毕业设计中去；还要感谢我的同学们，他们热心的帮助，使我感到了来自兄弟姐妹的情谊；最后还要感谢相关资料的编著者和给予我们支持的社会各界人士，感谢你们为我们提供一个良好的环境，使本次设计圆满完成。谢谢！第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影响余隙容积Vc的影响进排气阀及流道阻力的影响吸气预热的影响二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理指示功率pi

：按示功图计算的功率理论功率Ps、PT：按理论循环