毕业设计-塔式起重机plc设计

毕业设计说明书塔式起重机的电气控制系统的设计专业电气工程及其自动化学生姓名班级学号指导教师完成日期电气与信息工程学院塔式起重机的电气控制设计摘要可编程控制器是一种为工业控制所设计的专用计算机，在各种自动控制系统中有着广泛的应用。利用PLC对老设备进行技术改造，是工厂提高设备利用率，提高产品质量和产量，减轻工人劳动强度的有效途径。在现代社会里,塔式起重机广泛应用于冶金、化工、船舶及其他企业，为了保证其工作的安全可靠，需要定期测试。文中提出采用可编程控制（PLC）技术，可以高效率、高质量的实现起重机的现场自动检测。随着科技的进步,研究可编程序控制器（PLC）在塔式起重机中的控制运用是一个非常有意义的课题。本次课题内容为用可编程序控制器（PLC）控制塔式起重机。主要目的是解决目前塔式起重机控制中存在的一些问题，合理地利用PLC的硬件资源和软件资源，充分利用各种指令的简化控制程序，做到控制程序应尽量简单，便于理解，并有一定的规律性以便能适合于不同控制的要求。由于对塔式起重机的检测需要在现场进行，就要求检测控制设备要接线方便、便于携带、工作可靠、控制灵活，PLC可以满足这些要求。关键词塔式起重机；PLC；控制梯形图THEDESIGNOFTOWERTYPEDERRICKCONTROLABSTRACTPROGRAMMINGLOGICCONTROLEISISAKINDOFANINDUSTRYCONTROLDESIGNOFAPPROPRIATIONCALCULATOR,HAVEANEXTENSIVEAPPLICATIONINVARIOUSAUTOCONTROLSYSTEMMAKEUSEOFPLCTOCARRYONTHETECHNIQUEREFORMATIONTOTHEOLDEQUIPMENTS,ISTHEFACTORYEXALTATIONEQUIPMENTSUTILIZATION,RAISETHEPRODUCTQUALITYANDYIELD,EASETHEVALIDPATHTHATTHEWORKERLABORSSTRENGTHINMODERNSOCIETY,TOWERCAMEHASBEENAPPLIEDDIFFERENTENTERPRISESUCHASMETALLURGICALINDUSTRY,CHEMICALINDUSTRY,SHIPPINGINDUSTRYANDSOONINORDERTOGUARANTEEITSWORKSAFETYMEASURES,ITMUSTBETESTEDATREGULARINTERVALSONTHESPOTAUTOMATICTESTINGOFCAMEHIGHEFFICIENCYANDQUALITYISACHIEVEDBYPROGRAMMABLECONTROLTECHNOLOGYTOWERCAMEPLAYSAMOREANDMOREIMPORTANTROLEINALOTOFPLACESALONGWITHRESEARCHANDTHEADVANCEOFSCIENCEANDTECHNOLOGYMAYPROGRAMMINGLOGICCONTROLERPLCINTOWERCAMEINCONTROLUTILIZEISAVERYMEANINGFULPROGRAMTHISDESIGNCONTENTISUSETHEPROGRAMMINGLOGICCONTROLERPLCCONTROLATOWERCAMEMAJORPURPOSEISSOLUTIONEXISTINPRESENTTOWERCAMECONTROLSOMEPROBLEMS,USESOFTWARERESOURCEANDTHEHARDWARERESOURCEOFPLCREASONABLY,RAISETHESAFERELIABILITYOFELEVATORANDTHEFLEXIBILITYOFOPERATION,REDUCETHEINPUTEXPORTPORTOFPLC,USETHEEASIERCONTROLPROGRAMOFVARIOUSINSTRUCTIONSFULLY,ACCOMPLISHCONTROLPROGRAMSHOULDASFARASPOSSIBLESIMPLEINORDERTONEEDINGTOBECARRYONONTHESPOTTOTHEEXAMINATIONOFTHETOWERCAME,WILLBEGTHEEXAMINATIONCONTROLEQUIPMENTSANDCONNECTLINECONVENIENCE,EASYTOTAKE,WORKCREDIBILITY,CONTROLVIVID,PLCCANSATISFYTHESEREQUESTSKEYWORDSTOWERCAMEPLCP目录1概述12塔式起重机的发展及控制现状121塔机的发展122传统的塔式起重机的控制现状223塔机的优点塔机产品分类324塔机的电气设备425塔机的工作机构43PLC的选择与课题介绍531PLC的发展532PLC的控制原理533用PLC控制塔机的优越性634塔机的电气控制设计内容735PLC的选型736塔式起重机PLC控制系统原理114塔式起重机电气控制的硬件设计1241塔机电动机控制电路设计1242PLC的输入输出接线设计1343流程图155塔式起重机控制的软件设计1551进退机构工作设计161752左、右行机构工作设计1853起升机构工作设计2054回转机构2255声光指示控制设计2455限位保护闭锁及复位操作设计246结束语26参考文献27附录29附录1程序清单29附录2设计图纸29塔式起重机的电气控制设计1概述本人设计内容为用可编程序控制器（PLC）控制塔式起重机，主要设计其电气控制部分。本人设计课题由朱学来老师提供，并得到电气与信息学院批准，其主要目的是解决目前塔式起重机控制中存在的一些问题，合理地利用PLC的硬件资源和软件资源，提高塔式起重机的安全可靠性和操作的灵活性，减少PLC的输入输出端口，充分利用各种指令的简化控制程序，做到控制程序简单化，便于理解，并有一定的规律性以便能适合于不同情况下的控制要求。本人设计主要研究塔式起重机的电气控制硬、软件系统，并且简单的介绍PLC的发展以及所选PLC的性能。本次设计从选PLC型号着手，根据输入输出信号正确的设计PLC接线图，完成硬件部分设计，最后设计出合理的梯形图，完成设计说明书。2塔式起重机的发展及控制现状21塔机的发展塔式起重机简称塔机，亦称塔吊，起源于西欧。20世纪末20余年国外塔机技术发展的主要特点是（1）组合塔机（COMBINATIONCRANE）或称模块塔机（MODULARTOWERCRANE）得到迅速发展。（2）一些超重型塔机相继问世（3）适应都市改建需要的城市塔机（CITYCRANE）应运而生并得到发展。（4）安装架设速度快，450900KNM级塔机借助液压伸缩臂汽车起重机作为安装辅机，在46小时内可以安装完毕。（5）采用较完善的调速，操控系统和电子仪表。进入20世纪90年代以后，我国塔机行业随着全国范围建筑任务的增加进入了一个新的全盛时期，年产量连年猛增，全国塔机总拥有量截至2000年约为6万台，塔机出口业务始于1988年曾一度极为兴旺，据统计19931997年出口共创汇近8400万美圆。至此，无论从生产规模，应用范围和塔机总量等角度来衡量，我国均堪称世界首号塔机大国。塔机的学名为塔式回转起重机，属于一种非连续性搬运机械22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塔机也应运而生进人九十年代，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发的力度，先后有400TM900TM水平臂和300TM动臂式塔机，叩年代开发生产的塔机产品技术性能均显著提高，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，装有防止误操作和野蛮操作装置，可杜绝安全事故。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，该技术己进入了成熟稳定的发展应用阶段可编程序控制器P砚引人到交流电气传动系统后，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、检侧显示等，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。23塔机的优点塔机产品分类组型特性产品主参数代号名称代号名称代号代号名称代号名称单位表示法上回转塔式起重机QTZ上回转自升塔机QTZA下回转塔机QTA轨道式K快装塔式起重机QTK汽车式Q汽车塔式起重机QTQ轮胎式L轮胎塔式起重机QTL履带式U履带塔式起重机QTU塔式起重机QT组合式H组合塔式起重机QTH额定起重力矩KNM主参数10表21塔机分类形式及代号塔机工作级别塔机工作级别是设计人员进行结构机构设计计算的依据，根据利用等级和载荷状态，塔机分为6个工作级别。塔机载荷始终或经常作用在塔机上的载荷统属基本载荷，其中包括自重载荷，起升载荷，传动机构在启动和制动时加减速引起的动载负荷及离心力。塔机参数塔机参数包括基本参数和主参数，基本参数共10项。幅度塔机空载时塔机回转中心线至吊钩中心垂线的水平距离。起升高度空载时，对轨道式塔机，是吊钩内最低点到轨顶面的距离，对其他形式起重机，则为吊钩内最低点到支承面的距离。额定起升载荷在规定幅度时的最大起升载荷，包括物品、取物装置的重量轴距同一侧行走轮的轴心线或一组行走轮中心线之间的距离轮距同一轴心线左右两个行走轮或左右两侧行走轮组、轮胎或轮胎组中心径向平面间的距离起重机重量包括平衡重、压重和整机重尾部回转半径回转中心线至平衡重或平衡臂端部最大距离额定起升速度在额定起升载荷时，对于一定的卷筒卷绕外层钢丝绳中心直径，变速档位，滑轮组倍率和电动机额定工况所能达到的最大稳定起升速度额定回转速度带额定起升载荷回转时的最大稳定转速最低稳定速度为了起升载荷安装就位的需要，起升机构具有的最小速度塔机的主参数是公称起重力矩表2210016020025031540050060080010001250160020002500公称起重力矩315040005000630024塔机的电气设备塔机的主要电气设备包括电缆卷筒中央集电环电动机操纵电动机用的电器，如控制器、主令控制器、接触器、继电器和制动器等保护电器自动熔断器，过电流继电器和限位开关等主副回路中的控制、切换电器，如按钮、开关和仪表属于辅助电气设备的有照明灯、信号灯、电铃、喇叭、通信手机等。25塔机的工作机构塔机的工作机构有5种起升机构、变幅机构、小车牵引机构、回转机构和大车走行机构。动臂式塔机设臂架变幅机构，兼有架设和变幅2种功能。小车变幅水平臂架塔机设小车牵引机构，或称小车变幅机构。固定式塔机不设大车走行机构。起升机构、变幅机构、小车牵引机构在构造上极为相似，均由电动机、联轴器、制动器、减速器和卷筒等部件构成。3PLC的选择与课题介绍31PLC的发展可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,是专为工业环境下应用而设计的，可编程控制器（PROGRAMMABLECONTROLLER）缩写为PC，为与个人计算机PC（PERSONALCOMPUTER）相区别，在PC中加一个L，称可编程控制器为PLC。可编程序控制器问世以来，经过近30年的发展，产品现已发展到第四代。1969年美国的DEC公司研制出世界上第一台可编程序控制器，投入到通用汽车公司的生产线控制中，取的了满意的效果，从此开启了PLC的新纪元。1971年日本从美国引进了这项新技术，很快就研制成了日本第一台可编程序控制器DSC8。1973到1974年西德和法国开始研制自己的可编程序控制器。1974年我国开始研制可编程序控制器。可编程序控制器为了适应在工业环境中使用，有如下的特点A可靠性高，抗干扰能力强；B控制程序可变，具有很好的柔性；C编程简单，使用方便；D功能完善；E扩充方便，组合灵活；F减少控制系统设计及施工的工作量；G体积小，重量轻，是“机电一体化”特有的产品。从PLC的发展趋势看，PLC控制技术将成为今后工业自动化的主要控制技术。在未来的工业生产中，PLC技术、机器人、CAD/CAM和数控技术等将成为实现工业自动化的支柱技术。32PLC的控制原理可编程控制器是一种工业控制计算机，其核心就是一台计算机。但由于有接口器件及监控软件的包围，因此，其外形不像计算机，操作使用方法、编程语言甚至工作原理都与计算机有所不同。另一方面，作为继电控制盘的替代物，由于其核心为计算机芯片，因此与继电器控制逻辑的工作原理也有很大区别。可编程控制器的工作过程如下A输入处理程序执行前，可变成控制器的全部输入端子的通/断状态读入输入映像寄存器。在程序执行中，即使输入状态变化，输入映像寄存器的内容也不变，直到下一扫描周期的输入处理阶段才读入这变化。另外，输入触点从通（ON）断（OFF）或从断（OFF）通（ON）变化到处于确定状态止，输入滤波器还有一响应延迟时间（约10MS）。B程序处理对应用户程序存储器所存的指令，从输入映像寄存器和其他软元件的映像寄存器中将有关软元件的通、断状态读出，从0步开始顺序运算，每次结果都写入有关的映像寄存器，因此，各软元件（X除外）的映像寄存器的内容随着程序的执行在不断变化。输出继电器的内部触点的动作由输出映像寄存器的内容决定。C输出处理全部指令执行完毕，将输出Y的映像寄存器的通、断状态向输出锁存寄存器传送，成为可编程控制器的实际输出。可编程控制器内的外部输出触点对输出软元件的动作有一个响应时间，即要有一个延迟才动作。33用PLC控制塔机的优越性可编程控制器原理及应用为电气控制、机电一体化专业的重要专业基础课之一。它所涵盖的知识面相当广泛，对学生的要求比较高。不仅要具备良好的编程知识，而且还应具备其它相关专业领域内的知识，并具有主动探索知识的能力。可编程控制器是继单片机、STD总线后微机控制技术应用的又一里程碑。由于极高的可靠性及应用极为方便，国内外正在迅速普及应用，并提高发展。它早已突破纯粹开关量控制的局限而进入到过程控制、位置控制、通信网络图形工作站等领域，成为机电控制及过程控制不可缺少的核心控制部分。微机技术已经并继续在改变世界。以微机技术为基础的可编程控制器也正在改变着工厂自动控制的面貌。近20年来随着科学技术的迅猛发展，可编程控制器以其可靠性极高，能经受恶劣环境的考验使用极方便的巨大优越性，迅速占领工业自控领域，成为工业自动控制的首选产品，与机器人、CAD/CAM并称为工业生产自动化的三大支柱。起重机是一种循环、间歇运动的机械，主要用于物料的装卸，在工业生产、建筑及物流系统中是不可缺少的设备，有着广泛的用途。塔式起重机是起重机的一种，适用于冶金、水泥、化工、及其他企业的仓库和车间，在室内或露天的固定空间，从事矿石、石灰石、矿粉、焦渣、焦碳、煤、矿等散粒物料的搬运工作。由于该类型设备笨重，运输安装困难，对其他产品质量的检测一般要在现场进行。由于对塔式起重机的检测需要在现场进行，就要求检测控制设备要接线方便、便于携带、工作可靠、控制灵活、PLC可以满足这些要求。34塔机的电气控制设计内容我主要设计起重机的PLC控制系统，主要完成电气控制部分，起重机控制应具有灵活的控制方式，合理的运行方式。塔机工作机构分为5种起升机构；变幅机构；小车牵引机构；回转机构和大车走行机构。动臂式塔机设臂架变幅机构，兼有架设和变幅两种功能。起升机构，变幅机构及小车牵引机构在构造上极为相似，均由电动机、联轴器、制动器、减速器和卷筒等部件组成。35PLC的选型CPM1A系列PLC是欧姆龙公司生产的小型整体式可编程序控制器。其结构紧凑，功能性强。CPM1A系列PLC属于高性能小型机，它包括多种类型的主机，I/O扩展单元、实现模拟量输入/输出的特殊功能单元以及实现对外通信的通信单元等。CPM1A系列PLC主机类型见表。表31PLC主机类型主机类型型号输出方式使用电源I/O扩展外部中断CPM1A10CDRA继电器AC100200VCPM1A10CDRD继电器CPM1A10CDTD晶体管（NPN）10点I/O型输入6点输出4点CPM1A10CDT1D晶体管（PNP）DC24V最多2点CPM1A20CDRA继电器AC100200VCPM1A20CDRD继电器CPM1A20CDTD晶体管（NPN）20点I/O型输入12点输出8点CPM1A20CDT1D晶体管（NPN）DC24V最多4点续表31主机类型型号输出方式使用电源I/O扩展外部中断CPM1A30CDRA继电器AC100200VCPM1A30CDRD继电器CPM1A30CDRD晶体管（NPN）30点I/O型输入18点输出12点CPM1A30CDRD晶体管（PNP）DC24VCPM1A40CDRA继电器AC10020VCPM1A40CDRD继电器CPM1A40CDTD晶体管（NPN）40点I/O型输入24点输出16点CPM1A40CDT1D晶体管（PNP）DC24V最大可以连接3台20点的输入/输出扩展I/O单元最多4点CPM1A系列PLC为防止因输入信号抖动以及外部干涉而造成的误动作，对输入信号配备了可选择输入时间常数（1MS/2MS/4MS/8MS/16MS/32MS/64MS/128MS）的输入滤波器，实现了平稳的输入/输出。在CPM1A系列PLC主机的的面板上。除了正常的运行显示外，还包括两个可预置数据的模拟量设定电位器及连接外部设备和编辑器的外设端口，用户可以通过RS232C或RS422通信适配器连接其他PLC或上位计算机构成网络。CPM1A系列PLC具有丰富的指令系统，其常用指令有17条，其他应用指令有76条。除了基本逻辑指令、定时器/计数器指令、移位寄存器指令外，还有算术运算指令、逻辑运算指令、数据传送指令、数据比较指令、数据转换指令、高速计数器控制指令、脉冲输出控制指令、中断控制指令、子程序控制指令、步进控制指令及故障诊断指令等。表32CPM1A指令一览表助记符字数指令功能助记符字数指令功能ADB4二进制加END1结束ADD4单字BCD加FAL2继续运行故障分析ADDL4双字BCD加FALS2停止运行故障分析AND1与IL1互锁ANDLD1逻辑块与ILC1解除互锁ANDNOT1与非INC2BCD递增ANDW4字逻辑非INI4模式控制ASC4ASCII码转移INT4中断控制ASFT4异步移位寄存器IORE3I/O刷新ASL2算术左移JME2跳转结束ASR2算术右移JMP2跳转BCD3BINBCD转换KEEP2锁存继电器BCMP4块比较LD1载入BCNT4位记数LDNOT1载入非BIN3BCDBIN变换MCRO4宏指令BSET4块设置MLB4二进制乘CLC1清进位位MLPX4数字译码CMP3单字比较MOV3传送CMPL4双字比较MOVB4位传送CNT2记数器MOVD4数字传送CNTR3可逆记数器MSG2信息显示COLL4数据调用MUL4单字BCD乘COM2字逻辑非MULL4双字BCD乘续表32助记符字数指令功能助记符字数指令功能CTBL4注册比较表MVN3传送非DEC2BCD递减NOP1空操作DIFD2下微分OR1或DIFU2上微分ORLD1逻辑块或DIST4变址传送ORNOT1或非DIV4单字BCD除ORW4字逻辑或DIVL4双字BCD除OUT2输出DMPX4数字编码OUTNOT2输出非DVB4二进制除PRV4当前值读出PULS设置脉冲SRD3数字右移RET1子程序返回STC1置进位位ROL2循环左移STEP2步结束ROR2循环右移STIM4间隔定时器中断RESET2复位SUB4单字BCD减SBB4二进制减SUBL4双字BCD减SBN2子程序定义TCMP4表比较SBS2子程序调用TIM2定时器SDEC4七段译码TIMH3高速定时器SET2置位TR暂存继电器SFT3移位寄存器WSFT3字位移SFTR4双向移位寄存器XCHG3数据交换SLD3数字左移XFER4块传送SNXT2步定义/步开始XNRW4字逻辑同或SPED速度输出XORW4字逻辑异或36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预调速塔式起重机控制系统的系统总框图如图1所示。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台变颇器传动，使用一台PLC加以控制。图361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PLC变频器变频器变频器变频器行走电机2台回转电机2台变幅电机主钩电机制动器制动器制动器2台制动器2台旋转编码器PC卡机构正常停止时，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，以尽量满足司机操作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，以滴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。由于起升机构电机使用脉冲编码器作为速度反馈装置通过侧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。4塔式起重机电气控制的硬件设计起重机的电气控制硬件设计主要包括电动机是怎样连接的以及怎样与PLC连接，下面我们将分章介绍。41塔机电动机控制电路设计图41塔吊主线路DDD主钩大车小车图42接触器开关接线图42PLC的输入输出接线设计根据塔式起重机检测过程的控制要求，PLC控制系统的输入包括自动运行开关的输入信号，手动前进、后退开关信号。手动左行、右行开关信号，手动上升、下降开关信号共计9个开关量输入信号。PLC控制系统的输出前进、后退接触器驱动信号，左行、右行接触器驱动信号，上升下降接触器驱动信号，顺时针逆时针回转接触器信号,电铃和指示灯驱动三个独立的倒顺接触器开关转臂前后升降信号；共计10个开关量输出信号。根据系统的I/O点数，并考虑富裕量，可选用日本欧姆龙CPM1AH30CDR，其I/O点数为；18点输入、12点输出。系统I/O输入输出地址分配如下表所示表42I/O地址序号输入元件输入地址输出元件输出地址1自动运行开关S10000指示灯10002手动前进开关S20001前进接触器KM110013手动后退开关S30002后退接触器KM210024手动左行开关S40003左行接触器KM310035手动右行开关S50004右行接触器KM410046手动上升开关S60005上升接触器KM510057手动下降开关S70006下降接触器KM610068顺时针回转开关S80007顺回转接触器KM710079逆时针回转开关S80008逆回转接触器KM8100810电铃B100943流程图5塔式起重机控制的软件设计起重机的电气控制软件设计主要是根据要求画出梯形图，总梯形图见附录，以下我将总梯形图分模块进行分析启动急停故障解除故障升降变幅回转结束报警升降程序变幅程序回转程序行走程序行走NYNNNNYYYYYNY51进退机构工作设计进退机构的梯形图程序设计如图所示。运行时有手动操作和自动操作两种，自动运行过程如下。A）当PLC开机工作时，通过内部继电器M1产生初始化脉冲，使各个计数器（CNT001CNT004）复位。B）当自动运行开关S1合上后，0000的常开接点闭合，1001线圈接通，进退机构执行元件进行，接触器通电，起重机开始前进；同时，所有的定时器、计数器开始工作，定时器TM00每5S产生一个脉冲，脉冲的保持时间为一个扫描周期，为计数器提供计数信号。C）当CNT001计到6时（即延时30S），CNT001的常闭接点断开，使1001线圈断电，进退机构停止前进。D）再过45S后，CNT002计数器计到15，CNT002的常开接点闭合，1002线圈接通，起重机开始后退；工作30S后，CNT003计数器到21，CNT003的常闭接点断开，1002的线圈断开，使后退停止。E）休息45S，CNT004计数到30，CNT004的常开接点闭合，使所有计数器复位，又重新计数，进入第二次循环。除了上述的自动控制方式外，根据需要也可以进行手动操作。从图所示的梯形图可知，1001有两条控制支路，0001的常开接点和0000的常闭接点串联构成手动操作支路。当S2合上时，1001有输出，KM1接通，前进运行当S2断开时，停止前进。S3手动后退的使用与S2类同。0000TIM0050M1003021CNT004030CNTCNT002015CNT0010061001每隔5秒产生一个脉冲前进30秒计时间隔45秒计时后退30秒计时间隔45秒计时自动/手动前进工作自动/手动后退工作CNT004TIM00M1CNT004TIM00M1CNT004TIM00M1CNT004TIM000000CNT0010001CNT01300010000CNT002CNT0030002CNT01300020000图51进退机构工作的控制梯形图TIM00100210011002CPRCPRCPRCPR52左、右行机构工作设计A）当PLC开机工作时，通过内部继电器M1产生初始化脉冲，使各个计数器（CNT005CNT008）复位。B）当手动左形开关S4合上后，0000的常开接点闭合，1003线圈接通，进退机构执行元件进行，接触器通电，起重机开始左行；同时，所有的定时器、计数器开始工作，定时器TM00每1S产生一个脉冲，脉冲的保持时间为一个扫描周期，为计数器提供计数信号。C）当CNT005计到14时（即延时14S），CNT005的常闭接点断开，使1003线圈断电，左、右行机构停止运动。D）再过23S后，CNT006计数器计到37，CNT006的常开接点闭合，1004线圈接通，起重机开始右行；工作14S后，CNT007计数器到51，CNT007的常闭接点断开，1004的线圈断开，使右行停止。E）休息23S，CNT008计数到74，CNT008的常开接点闭合，使所有计数器复位，又重新计数，进入第二次循环。0000CNT004006037CNT007051CNTCNT00501410左行10秒计时间隔23秒计时右行14秒计时间隔23秒计时自动/手动左行工作CNT008TIM02M1CNT008TIM02M1CNT008TIM02TIM01M1TIM02TIM0110TIM02M1CNT008TIM02TIM02CNT005CNT01300033CNT0050741003100400030000CNT006CNT0070004CNT01300040000自动/手动右行工作10041003CPRCPRCPRCPR图52左、右行机构工作的控制梯形图53起升机构工作设计起升机构的控制梯形图如图43所示。A）当PLC开机工作时，通过内部继电器M1产生初始化脉冲，使（CNT009CNT012）复位。B）当自动运行开关S1合上后，0000的常开接点闭合，1005线圈接通，进退机构执行元件进行，接触器通电，起重机开始上升；同时，所有的定时器、计数器开始工作，定时器TM03每1S产生一个脉冲，脉冲的保持时间为一个扫描周期，为计数器提供计数信号。C）当CNT009计到10时（即延时15S），CNT009的常闭接点断开，使1005线圈断电，升降机构停止上升。D）再过15S后，CNT010计数器计到25，CNT010的常开接点闭合，1006线圈接通，起重机开始下降；工作10S后，CNT011计数器到35，CNT011的常闭接点断开，1006的线圈断开，使下降停止。E）休息15S，CNT012计数到50，CNT012的常开接点闭合，使所有计数器复位，又重新计数，进入第二次循环。0000TIM03310M1011035CNT012050CNTTCNT010025CNT0090101005100610061005上升15秒计时间隔10秒计时下降15秒计时间隔10秒计时自动/手动上升工作自动/手动下降工作CNT012TIM03M1CNT012TIM03M1CNT012TIM03M1CNT012TIM03TIM03CNT0090005CNT01300050000CNT010CNT0110006CNT01300020000图53起升机构工作的控制梯形图TIM03CPRCPRCPRCPR54回转机构塔机回转速度一般介于071R/MIN。起升机构的控制梯形图如图43所示。A）当PLC开机工作时，通过内部继电器M1产生初始化脉冲，使（CNT009CNT012）复位。B）当自动运行开关S1合上后，0000的常开接点闭合，1007线圈接通，进退机构执行元件进行，接触器通电，起重机开始上升；同时，所有的定时器、计数器开始工作，定时器TM03每1S产生一个脉冲，脉冲的保持时间为一个扫描周期，为计数器提供计数信号。C）当CNT009计到10时（即延时15S），CNT009的常闭接点断开，使1007线圈断电，升降机构停止上升。D）再过15S后，CNT010计数器计到25，CNT010的常开接点闭合，1008线圈接通，起重机开始下降；工作10S后，CNT011计数器到35，CNT011的常闭接点断开，1008的线圈断开，使下降停止。E）休息15S，CNT012计数到50，CNT012的常开接点闭合，使所有计数器复位，又重新计数，进入第二次循环。0000TIM03310M1011035CNT012050CNTTCNT010025CNT0090101007100810081007顺时针回转15秒计时间隔10秒计时逆时针回转15秒计时间隔10秒计时自动/手动顺时针回转自动/手动逆时针回转CNT012TIM03M1CNT012TIM03M1CNT012TIM03M1CNT012TIM03TIM03CNT0090005CNT01300050000CNT010CNT0110006CNT01300020000图54回转机构工作的控制梯形图TIM03CPRCPRCPRCPR55声光指示控制设计当加载并按控制要求反复运行1H后，若需要发出声光信号，并停止运行，可增加图44所示的梯形图。当起重机工作时，与CNT013的计数输出端连接的TM00的常开接点每5S通断一次，CNT013计到720（即延时1H），串接在前进、后退、左行、右行、上升、下降工作自动运行控制支路的CNT013常闭接点断开，使1001、1002、1003、1004、1005、1006、1007、1008均断开而停止工作。同时CNT013常开点接通，1000，1009线圈得电，发出声光提示信号，由于TM04的作用，10S后，声音信号消失，但灯光信号仍保持。CNT013720TIM00M1CNT013CNT0110000TIM0410010001009CNT011TIM04CPR图55声光指示的控制梯形图55限位保护闭锁及复位操作设计该设计中的限位保护包括大车、小车、主钩。为防止司机误操作，所有限位保护均设有闭锁。各运行机构运行达到限位点后，电源自动跳闸，重新送电后不经复位无法继续向原方向运行，而只能向反方向运行。限位保护闭锁运用PLC内部保护继电器和时间继电器，由软件实现。考虑到起重机运行情况，限位保护复位采用动态复位和静态复位两种方式，动态复位是指限位保护动作后，重新送电反向运行时，经一定延时的自动复位方式。静态复位是指限位保护动作以后，不送电。通过控制器反向延时的复位方式。静态复位后，起重机仍可继续向原的方向运行。6结束语在朱学来老师的帮助和指导下，根据毕业设计的要求，我结合自己掌握的有关知识，完成了“电梯的电气控制设计”的这一设计课题。本次设计内容为用可编程序控制器（PLC）控制一个塔式起重机。主要目的是解决目前塔式起重机控制中的程序控制的问题，合理利用PLC的硬件和软件资源，提高塔式起重机的可靠性和灵活性。为了保证工作的安全可靠，塔式起重机需要定期和经常性的检测，并且一般要在起重机的工作现场来完成。通过采用PLC来控制塔式样起重机的运行，使起重机在现场的检测可以高效率的完成，可以充分的体现出PLC所具有的功能强、可靠性高、编程简单、使用方便、体积小巧等优点。此外，起重机采用PLC控制，还能够解决传统控制方式下在操纵方面的许多麻烦，包括开闭电机和起升电机在抓斗刚装料闭合起升时难以同步等问题。同时，通过采用PLC控制可以减轻工人的劳动强度，提高塔式起重机的工作性能。参考文献1刘佩衡，塔式起重机使用手册M机械工业出版社,20022钟肇新，范建东可编程控制器原理及应用M广州华南理工大学出版社，20033陈金华，可编程序控制器应用技术M北京电子工业出版社，19954刘顺禧，电气控制技术M北京北京理工大学出版社，20005袁任华，可编程控制器应用技术及实例M广州华南理工大学出版社,20036陈在平,赵相宾可编程控制器技术与应用系统设计M北京机械工业出版社，20027张万忠，可编程控制器应用技术M北京化学工业出版社，20018方承远，工厂电气控制技术M北京机械工业出版社，20009夏辛明，可编程控制器技术与应用M北京北京理工大学出版社，199910刘敏，可编程控制器技术M北京机械工业出版社，2001致谢四年的大学生活转眼即过，这段美好求学生涯将是我人生最难忘的经历。首先要感谢导师老师，他在学习和生活上给我很大的帮助，尤其是在毕业设计这段日子里，无时无刻不在关心帮助我们，给我们提供了一个实验室，让我们有了很好的学习环境，每天都抽出他宝贵的时间帮我们辅导，在学业上对我费心尽力的指导，他渊博的知识，严谨的治学态度，是我学习的典范，使我在今后的人生道路上有了自己的追求方向，在此我向他致以我深深的谢意另外我还要感谢我们小组的每一位成员，特别感谢同学，在本课题的设计上他们给我提供了许多宝贵的意见，特别是硬件电路的设计和仿真的实现，给我的调试工作带来了极大的方便。我还要感谢郑休健等同学，本课题的完成离不开他们的指导和帮助，和他们在一起学习使我受益良多，在此表示感谢还要向我的父母表示感谢，感谢他们在生活和学习上的关心和帮助。向审阅此文的老师致敬附录附录1程序清单附录2设计图纸LD0000LD0000ANDNOTTIM00ANDCNT004OUTTIM00OUTTIM01LDM1LDTIM01ORCNT004ANITIM02LDTIM00OUTTIM02OUTCNT004LDM1LDM1ORCNT008ORCNT004LDTIM02LDTIM00OUTCNT005OUTCNT002LDM1LDM1ORCNT008ORCNT004LDTIM02LDTIM00OUTCNT006OUTCNT002LDM1LDM1ORCNT008ORCNT004LDTIM02LD0000OUTCNT007ANICNT001LDM1ANI0001ORCNT008ANICNT013LDTIM02ANI1002OUTCNT005LD0001LDTIM02ANI0000ANICNT005ORLDANICNT008OUT1001ANICNT013LDCNT002ANI1004ANICNT003LD0003ANI0002ANI0000ANICNT013ORLDANI1001OUT1003LD0002LDCNT006ANI0000ANICNT007ORLDANICNT013OUT1002ANI1003LD0004ANI0000ANI0000ORLDORLDOUT1005OUT1004LDCNT010LD0000ANICNT011ANITIM03ANI1005OUTTIM03LD0002LDM1ANI0000ORCNT012ORLDLDTIM03OUT1006OUTCNT009LD0000LDM1ANITIM03ORCNT012OUTTIM03LDTIM03LDM1OUTCNT009ORCNT012LDM1LDTIM03ORCNT012OUTCNT009LDTIM03LDM1OUTCNT012ORCNT012LDTIM03LDTIM03OUTCNT010OUTCNT009LDM1LDM1ORCNT012ORCNT012LDTIM03LDTIM03OUTCNT011OUTCNT009LDM1LDM1ORCNT012ORCNT012LDTIM03LDTIM03OUTCNT012OUTCNT012LDTIM03LDTIM03ANICNT009OUTCNT010ANICNT005LDM1ANICNT013ORCNT012ANI1006LDTIM03LD0005OUTCNT011LDM1ORCNT012LDTIM03OUTCNT012LDTIM03ANICNT009ANICNT005ANICNT013ANI1008LD0005ANI0000ORLDOUT1007LDCNT010ANICNT011ANI1007LD0002ANI0000ORLDOUT1008LDM1LDTIM00OUTCNT013LDCNT013OUTTIM04LDICNT011AND0000OUT1000MPPANICNT011ANITIM04OUT1009盐城工学院专业学号班级制图比例项目图号审核日期姓名核对阶段设计066PLC接线图共2张第张4图纸电气工程及其自动化附录2塔式起重机的电气控制系统的设计0251420104B电气042COM0000000100020003000400050006COM110001001100210031004100510061007KM1KM2KM3KM4KM5KM6COM2S1S2S3S4S5S6S7CPM1AH30CDR电铃下降接触器上升接触器右行接触器左行接触器后退接触器前进接触器自动运行开关手动后退开关手动前进开关手动左行开关手动右行开关手动上升开关手动下降开关高明000700081008100924VKM7KM8顺时针回转接触器逆时针回转接触器高明手动逆时针转换开关手动顺时针回转开关GANEMPLOYMENTTRIBUNALCLAIEMPLOYMENTTRIBUNALSSORTOUTDISAGREEMENTSBETWEENEMPLOYERSANDEMPLOYEESYOUMAYNEEDTOMAKEACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNALIFYOUDONTAGREEWITHTHEDISCIPLINARYACTIONYOUREMPLOYERHASTAKENAGAINSTYOUYOUREMPLOYERDISMISSESYOUANDYOUTHINKTHATYOUHAVEBEENDISMISSEDUNFAIRLYFORMOREINFORMATIONABOUTDISMISSALANDUNFAIRDISMISSAL,SEEDISMISSALYOUCANMAKEACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,EVENIFYOUHAVENTAPPEALEDAGAINSTTHEDISCIPLINARYACTIONYOUREMPLOYERHASTAKENAGAINSTYOUHOWEVER,IFYOUWINYOURCASE,THETRIBUNALMAYREDUCEANYCOMPENSATIONAWARDEDTOYOUASARESULTOFYOURFAILURETOAPPEALREMEMBERTHATINMOSTCASESYOUMUSTMAKEANAPPLICATIONTOANEMPLOYMENTTRIBUNALWITHINTHREEMONTHSOFTHEDATEWHENTHEEVENTYOUARECOMPLAININGABOUTHAPPENEDIFYOURAPPLICATIONISRECEIVEDAFTERTHISTIMELIMIT,THETRIBUNALWILLNOTUSUALLYACCEPTIIFYOUAREWORRIEDABOUTHOWTHETIMELIMITSAPPLYTOYOU,TAKEADVICEFROMONEOFTHEORGANISATIONSLISTEDUNDERFURTHERHELPEMPLOYMENTTRIBUNALSARELESSFORMALTHANSOMEOTHERCOURTS,BUTITISSTILLALEGALPROCESSANDYOUWILLNEEDTOGIVEEVIDENCEUNDERANOATHORAFFIRMATIONMOSTPEOPLEFINDMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNALCHALLENGINGIFYOUARETHINKINGABOUTMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,YOUSHOULDGETHELPSTRAIGHTAWAYFROMONEOFTHEORGANISATIONSLISTEDUNDERFURTHERHELPIFYOUAREBEINGREPRESENTEDBYASOLICITORATTHETRIBUNAL,THEYMAYASKYOUTOSIGNANAGREEMENTWHEREYOUPAYTHEIRFEEOUTOFYOURCOMPENSATIONIFYOUWINTHECASETHISISKNOWNASADAMAGESBASEDAGREEMENTINENGLANDANDWALES,YOURSOLICITORCANTCHARGEYOUMORETHAN35OFYOURCOMPENSATIONIFYOUWINTHECASEIFYOUARETHINKINGABOUTSIGNINGUPFORADAMAGESBASEDAGREEMENT,YOUSHOULDMAKESUREYOURECLEARABOUTTHETERMSOFTHEAGREEMENTITMIGHTBEBESTTOGETADVICEFROMANEXPERIENCEDADVISER,FOREXAMPLE,ATACITIZENSADVICEBUREAUTOFINDYOURNEARESTCAB,INCLUDINGTHOSETHATGIVEADVICEBYEMAIL,CLICKONNEARESTCABFORMOREINFORMATIONABOUTMAKINGACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNAL,SEEEMPLOYMENTTRIBUNALSTHELACKOFAIRUPTHEREWATCHMCAYMANISLANDSBASEDWEBB,THEHEADOFFIFASANTIRACISMTASKFORCE,ISINLONDONFORTHEFOOTBALLASSOCIATIONS150THANNIVERSARYCELEBRATIONSANDWILLATTENDCITYSPREMIERLEAGUEMATCHATCH