塔式起重机PLC毕业设计

1、毕毕业业设设计计说说明明书书 塔式起重机的电气控制系统的塔式起重机的电气控制系统的 设计设计 专专业业电气工程及其自动化 学生姓名学生姓名 班班 学学 级级 号号 指导教师指导教师 完成日期完成日期 电气与信息工程学院电气与信息工程学院 塔式起重机的电气控制设计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

2、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；P

3、LC；控制梯形图 The Design of tower type derrick -controlThe Design of tower type derrick -control Abstract:Abstract: Programming logic controleis is a kind of an industry control design of appropriation calculator, have an extensive application in various auto control system. Make use of PLC to carry on t

4、he technique reformation to the old equipments, is the factory exaltation equipments utilization, raise the product quality and yield, ease the valid path that the worker labors strength.In modern society, Tower came has been applied different enterprise such as metallurgical industry ,chemical indu

5、stry ,shipping industry and so on .In order to guarantee its work safety measures ,it must be tested at regular intervals. On-the-spot automatic testing of came high efficiency and quality is achieved by programmable control technology. Tower came plays a more and more important role in a lot of pla

6、ces . Along with research and the advance of science and technology may programming logic controler( PLC) intower came in control utilize is a very meaningful program.this design content is use the programming logic controler( PLC) control atower came . Major purpose is solution exist in present tow

7、er came control some problems, use software resource and the hardware resource of PLC reasonably, raise the safe reliability of elevator and the flexibility of operation, reduce the input export port of PLC, use the easier control program of various instructions fully, accomplish control program sho

8、uld as far as possible simple.In order to needing to be carry on on the spot to the examination of the tower came, will beg the examination control equipments and connect line convenience,easy to take,work credibility,control vivid, PLC can satisfy these requests. Key Words:Key Words: Tower came; PL

9、C; P 目目录录 1 概述 . 1 2 塔式起重机的发展及控制现状 . 1 21 塔机的发展 . 1 22 传统的塔式起重机的控制现状 . 2 23 塔机的优点塔机产品分类 . 3 24 塔机的电气设备 . 4 25 塔机的工作机构 . 4 3 PLC 的选择与课题介绍. 5 31 PLC 的发展. 5 32PLC 的控制原理. 5 33 用 PLC 控制塔机的优越性. 6 34 塔机的电气控制设计内容 . 7 35 PLC 的选型. 7 36 塔式起重机 PLC 控制系统原理. 11 4 塔式起重机电气控制的硬件设计 . 12 41 塔机电动机控制电路设计 . 12 42PLC 的输入输出

10、接线设计. 13 43流程图 . 14 5 塔式起重机控制的软件设计 . 15 51 进退机构工作设计 . 15 17 52 左、右行机构工作设计 . 18 53 起升机构工作设计 . 20 54 回转机构 . 22 55 声光指示控制设计 . 24 55 限位保护闭锁及复位操作设计 . 24 6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塔式起重机的电气控制设计 1 1 概述概述 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

11、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 2 塔式起重机的发展及控制现状塔式起重

12、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（Combination crane）或称模块塔机（Modular tower crane） 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（City Crane）应运而生并得到发展。 （4） 安装架设速度快，450900kN*m 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

13、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

14、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

15、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 名 称 塔 式 起 重

16、 机 代 号 QT 型 名称 轨 道 式 特 性 代代 号号 - Z A K 汽 车Q- 式 轮 胎L 式 - 产品 名称代号名 称 QTZ QTA额 QTK 定 QTQ 起 重 QTL 力 矩 QTU QTH 主参数代号 单位 Kn*m 表示法 主 参 数 *10 上回转塔式起重机QT 上回转自升塔机 下回转塔机 快装塔式起重机 汽车塔式起重机 轮胎塔式起重机 履带塔式起重机 组合塔式起重机 履 带U- 式 组 合H- 式 表 2.1 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

17、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

18、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 2.2 100 公称起重力矩800 160200250315400500600 10001250160020002500 3150400050006300 24 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

19、、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。 3 PLC3 PLC 的选择与课题介绍的选择与课题

20、介绍 31 PLC 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（Programmable Controller）缩写为 PC，为与个人计算 机 PC（Personal Computer）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

21、控制器 DSC-8。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

22、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

23、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

24、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

25、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，

26、 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。 35 PLC 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。 C

27、PM1A 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 3-1 PLC 主机类型 主机类型 10点I/O型 输入：6 点 输出：4 点 型号 CPM1A-10CDR-A CPM1A-10CDR-D CPM1A-10CDT-D CPM1A-10CDT1- D 输出方式 继电器 继电器 晶 体 管 （NPN） 晶 体 管 （PNP） 继电器 继电器 AC100200 V 最多 4 点 使用电源 AC100200 V DC24V I/O 扩展 最多 2 点 外

28、部中断 CPM1A-20CDR-A 20点I/O型 CPM1A-20CDR-D 输 入 ： 12CPM1A-20CDT-D 点 输出：8 点 CPM1A-20CDT1- D 晶体管 DC24V（NPN） 晶体管 （NPN） 续表 3.1 主机类型 30点I/O型 输 入 ： 18 点 输 出 ： 12 点 型号 CPM1A-30CDR- A CPM1A-30CDR- D CPM1A-30CDR- D CPM1A-30CDR- D CPM1A-40CDR- 40点I/O型A CPM1A-40CDR- 输 入 ： 24D 点CPM1A-40CDT- 输 出 ： 16D 点 CPM1A-40CDT1

29、 -D 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 RS-232C 或 RS-422 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

30、、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 3-2 CPM1A 指令一览表 输出方式 继电器 继电器 晶体 （NPN） 晶体 （PNP） 继电器 继电器 晶体 （NPN） 使用电源 AC100200 V 管DC24V 管 AC10020 V 管DC24V I/O扩外部中断 展 最 大 可 以 连 接 3 台 20 点 的输入/ 输 出 扩 展I/O最多 4 点 单元 晶体管 （PNP） 助记符字数 ADB ADD A

31、DDL AND AND LD AND NOT ANDW ASC ASFT ASL ASR BCD BCMP BCNT BIN BSET CLC CMP CMPL CNT CNTR COLL COM 指令功能 二进制加 单字 BCD 加 双字 BCD 加 与 逻辑块与 与非 字逻辑非 ASCII 码转移 异步移位寄存 器 算术左移 算术右移 BINBCD 转 换 块比较 位记数 BCDBIN 变 换 块设置 清进位位 单字比较 双字比较 记数器 可逆记数器 数据调用 字逻辑非 助记符字数 END FAL FALS IL ILC INC INI INT IORE JME JMP KEEP LD L

32、D NOT MCRO MLB MLPX MOV MOVB MOVD MSG MUL MULL 1 2 2 1 1 2 4 4 3 2 2 2 1 1 4 4 4 3 4 4 2 4 4 指令功能 结束 继续运行故 障分析 停止运行故 障分析 互锁 解除互锁 BCD 递增 模式控制 中断控制 I/O 刷新 跳转结束 跳转 锁存继电器 载入 载入非 宏指令 二进制乘 数字译码 传送 位传送 数字传送 信息显示 单字 BCD 乘 双字 BCD 乘 4 4 4 1 1 1 4 4 4 2 2 3 4 4 3 4 1 3 4 2 3 4 2 续表 3.2 助记符字数 CTBL DEC DIFD DIFU

33、 DIST DIV DIVL DMPX DVB PULS RET ROL ROR RESET SBB SBN SBS SDEC SET SFT SFTR SLD SNXT SPED 4 2 2 2 4 4 4 4 4 1 2 2 2 4 2 2 4 2 3 3 指令功能 注册比较表 BCD 递减 下微分 上微分 变址传送 单字 BCD 除 双字 BCD 除 数字编码 二进制除 设置脉冲 子程序返回 循环左移 循环右移 复位 二进制减 子程序定义 子程序调用 七段译码 置位 移位寄存器 数字左移 速度输出 助记符字数 MVN NOP OR OR LD OR NOT ORW OUT OUT NOT

34、 PRV SRD STC STEP STIM SUB SUBL TCMP TIM TIMH TR WSFT XCHG XFER XNRW XORW 3 1 1 1 1 4 2 2 4 3 1 2 指令功能 传送非 空操作 或 逻辑块或 或非 字逻辑或 输出 输出非 当前值读出 数字右移 置进位位 步结束 4间隔定时器中断 4单字 BCD 减 4双字 BCD 减 4 2 3 3 3 4 4 4 表比较 定时器 高速定时器 暂存继电器 字位移 数据交换 块传送 字逻辑同或 字逻辑异或 4双向移位寄存器 2步定义/步开始 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

35、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。 PLC 变 频 器 变 频 器 变 频 器 变 频 器 PC 卡 行走 电机2 台 回转 电机2 台 变幅 电机 主钩 电机 旋转 编码 器 制动 器2台 制动 器2台 制动 器 制动 器 图 3.6.1 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

36、， 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 4 塔式起重机电气控制的硬件设计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

37、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 D 主钩主钩 D 大车大车 图 4.1 塔吊主线路 D 小车小车 转臂转臂前后前后升降升降 三个独立的倒顺接触器开关三个独立的倒顺接触器开关 图 4.2 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

38、时针回转接触器信号 ,电铃和指示灯驱 动信号；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 CPM1AH-30CDR，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 4-2 I/O 地址 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 输入元件 自动运行开关 S1 手动前进开关 S2 手动后退开关 S3 手动左行开关 S4 手动右行开关 S5 手动上升开关 S6 手动下降开关 S7 顺时针回转开关 S8 逆时针回转开关 S8 输入地址 0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006

39、 0007 0008 输出元件 指示灯 前进接触器 KM1 后退接触器 KM2 左行接触器 KM3 右行接触器 KM4 上升接触器 KM5 下降接触器 KM6 顺回转接触器 KM7 逆回转接触器 KM8 电铃 B 输出地址 1000 1001 1002 1003 1004 1005 1006 1007 1008 1009 43流程图 启动 急停 N Y 5 5 塔式起重机控制的软件设计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 51 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

40、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，CN

41、T002 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

42、同。 0000TIM00 TIM00 M 1CP CNT #50 CNT004 001 TIM00R #006 M1CP CNT CNT004 002 TIM00R #015 M1CP CNT CNT004 TIM00 003 R #021 M1CP CNT CNT004 TIM00 004 R #030 0000CNT0010001CNT01310021001 00010000 CNT002CNT0030002CNT01310011002 00020000 图 5-1进退机构工作的控制梯形图 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

43、 间隔 45 秒计 时 自动/手动前 进工作 自动/手动后 退工作 52 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

44、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。 0000CNT004TIM01 #10 TIM01TIM02 TIM02 #10 M1 CP CNT CNT008 005 TIM02R #014 M 1CP CNT CNT008 TIM02 006 R #037 M 1

45、CP CNT CNT008 TIM02 007 R #051 M1CP CNT CNT008 TIM02 R005 #074 TIM02CNT0050003CNT01310041003 00030000 CNT006CNT0070004CNT01310031004 00040000 图 5-2左、右行机构工作的控制梯形图 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 自动/手动 右行工作 53 起升机构工作设计 起升机构的控制梯形图如图 4-3 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（CNT0

46、09 CNT012）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，C

47、NT011 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。 0000TIM03 TIM03 M 1CP CNT #10 CNT012 009 TIM03R #010 M 1CP CNT CNT012 010 TIM03R #025 M 1CP CNT CNT012 TIM03 011 R #035 M 1CP CNT CNT012 TIM03 012 R #050 TIM03CNT0090005CNT01310061005 00050000 CNT010CNT01

48、10006CNT013 1005 1006 00020000 图 5-3起升机构工作的控制梯形图 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 54 回转机构 塔机回转速度一般介于 0.71R/min。 起升机构的控制梯形图如图 4-3 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（CNT009 CNT012）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

49、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。

50、 0000TIM03 TIM03 M 1CP CNT #10 CNT012 009 TIM03R #010 M 1CP CNT CNT012 010 TIM03R #025 M 1CP CNT CNT012 TIM03 011 R #035 M 1CP CNT CNT012 TIM03 012 R #050 TIM03CNT0090005CNT01310081007 00050000 CNT010CNT0110006CNT013 1007 1008 00020000 图 5-4回转机构工作的控制梯形图 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 55 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 4-4 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，1000，10