基于PLC的起重机控制系统设计.doc

基于PLC的塔式起重机控制系统的设计摘要:本文针对传统的由继电器接触器控制的塔式起重控制系统可靠性差、操纵复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点提出将可编程序控制器和变频器应用于其控制系统.在塔式起重机提升机构加上一套由旋转编码器、PG数模转换构成变频器闭环系统.结果表明：该系统使用方便具有良好的动态调整性能极大进步了系统的稳定性、可靠性.关键词：可编程序控制器;塔式起重机;稳定性1.传统的塔式起重机的控制现状塔式起重机是我们建筑机械的关键设备在建筑施工中起着重要作用我们只用了五十年时间走完了国外发达国家上百年塔机发展的路程如今已达到发达国家水平并跻身于当代国际市场.随着高层建筑发展对施工机械提出了新的要求.于是160TM附着式、45TM内爬式、120TM自升式等都由我国自己设计并制造;八十年代国家建设突飞猛进建筑用最大的250TM塔机也应运而生.进进九十年代现代化进程不断加快国内外市场对塔机要求越来越高众多城市大型建筑、水利、电力、桥梁等不断增加市场的要求加快了新产品开发的力度先后有400TM、900TM水平臂和300TM动臂式塔机[1、2].90年代开发生产的塔机产品技术性能均明显进步起升机构采用三速电机驱动、涡流制动、电动换挡减速箱变幅回转采用双速电机液力联轴节驱动或采用变频调速有多种速度工作平稳生产效率高.安全装置齐全动作灵敏可靠装有防止误操纵和野蛮操纵装置可杜尽安全事故[2].随着功率电子技术的发展早在六十年代后期国外就开始致力于晶闸管定子调压调速技术的开发研究.目前该技术己进进了成熟稳定的发展应用阶段.可编程序控制器PLC引进到交流电气传动系统后[34]使传动系统性能发生了质的变化.在塔式起重机实现了抓斗的自动控制和故障诊断、检测显示等达到了新的技术高度.由变频器构成的交流调速系统可取代直流调速系统是随着计算机技术特别是大规模集成电路制造技术的不断发展的必然结果符合起重机的发展趋势适合发展大起重重量的起重机.2.塔式起重机PLC控制系统原理本系统将塔式起重机控制系统由继电器控制改为PLC控制四大机构调速均采用变频调速.塔式起重机控制系统的系统总框图如图1所示[589].塔式起重机的起升、变幅、回转、运行电动机都需要独立运行整个系统由6台电动机和4台变频器传动使用一台PLC加以控制.图1系统总框图运行机构的起动时间应尽量符合实际需要起动迅速而平稳;机构的电气制动方式必须着重考虑.对不同的工况可选择自由制动方式与强制制动方式.在运行机构正常停止时可选用自由停止方式其停止时间可按实际生产中的运行情况设定以尽量满足司机操纵塔式起重机的需要为主.为保证起升机构起动时具有足够大的起动转矩可以通过设定机械制动器的打开时间、变频器的最低运行频率、运行电流之间的关系以满足机构负载特性的要求.变频器内部参数的设定能保证机构具有良好的调速精度及起制动性能由于起升机构电机需使用脉冲编码器作为速度反馈装置.通过丈量脉冲编码器的脉冲数利用二者之差控制电机的速度所以选择脉冲编码器及其安装时应当考虑周全[6710].3.系统硬件设计电气控制系统原理图主要包括主电路和PLC外围接线图.1.主电路共有六台电机同时带有风机冷却装置.2.PLC外围接线电路的I/O接线信号分别与表1中的I/O名称相对应.表1S7-200I/O分配表4.系统软件设计根据塔式起重机控制电路的工作原理绘制软件流程图如图2所示.图2系统软件流程图在本系统中PLC程序设计的主要任务是接受外部开关信号（按钮、联动控制台继电器）的输进判定当前的系统状态以及输出信号往控制接触器等器件以完成相应的控制任务。系统部分梯形图如图3所示.图3梯形图5.结论本文设计的塔式起重机PLC控制系统在实验室调试以后已成功应用于长沙某大型起重机公司系统经过六个月的连续运行从未发生一次故障与传统的塔式起重机控制系统相比较具有以下优点：1.使用方便;2.具有良好的动态调整性能;3.极大进步了系统的稳定性、可靠性;4.每年可节约维修本钱1万元左右（据使用该塔机的公司粗略统计与之前相比经济效益每年可进步50多万元）运行效率极大地