基于三菱PLC的塔式起重机电气控制系统的设计

基于三菱PLC的塔式起重机电气控制系统的设计

摘要:本设计方案是将以前的以中间继电器加上接触器的控制方式变换成了以PLC为主导的电气控制系统，靠PLC采集到的输入信号经过PLC内部的程序指令输出对应的指令然后再传给了变频器，然后变频器来控制三相电机正转反转以及对应的转速和勾爪是否运行到对应的位置抓起物品。PLC的输入信号靠人机来实现，操作员只需要操纵触摸屏并且可以通过监控画面来实时监控整个塔吊的运行状况，以及勾爪是否到达位置，另外如果塔式起重机出现问题的话，监控画面可以发出警示信号并且会显现出哪边有问题，为维修提供了方便。本设计主要做的是塔机的启动抓取物料道抓住物料这样的一个过程，在这个过程里一共就两个速度，一个就是初始开始动作的速度，另外一个是检测到已经离物料不远了，会经由传感器传出个减速信号，这个时候就会依照设定降低频率，导致电机速度的下降，这样做有两个好处，一个是精准度可以再次得到有效的控制，二是可以消耗一部分惯力，这样可以降低为了让电机停车的制动力，可谓一举两得。

关键词:PLC；塔式起重机；电气控制系统；报警信号；人机

第1章引言 1

1.1塔式起重机的简介 1

1.2塔式起重机的分类介绍 2

1.3塔式起重机的发展前景 3

1.4本文的研究内容 3

第2章塔机设计的的系统的讲解 4

2.1塔式起重机的系统综述 4

2.1.1传统的控制方式 4

2.1.2塔式起重机PLC控制系统 5

2.2塔式起重机的系统框图 5

第3章电路设计 6

3.1硬件选型 6

3.1.1 硬件功能分析 6

3.1.2 变频器的选型 7

3.1.3 电机的选型 9

3.1.4 PLC的I/O分配表 10

3.1.5 PLC的选型 11

3.2布局图 12

3.3电气原理图 12

第4章软件设计 13

4.1程序流程图 14

4.2 PLC程序及分析 14

4.3 变频器的参数设置 14

第5章人机界面 18

5.1人机界面综述 19

5.2人机界面选型 19

5.3人机界面的制作 19

5.3.1 界面的创建 14

5.3.2 基本界面的绘制 14

5.4人机界面操作仿真 24

小结 28

参考文献 30

小结

塔式起重机是一种起重臂装在高耸的塔身上面，跟随塔身旋转而旋转的起重机，其外观如图1-1所示。塔式起重机主要用在层数比较多或者层数比较高的场合中垂直运输安装材料和建筑零件的组装，其结构按照它的功能来分可以分为：底座，塔身，顶升，回转，起升，平衡臂，起重小车，起重臂，司机室，变幅等部分。

课题的主要任务：

（1）首先就是要找资料了解塔式起重机这个东西，知道了之后对他的控制流程有个大致理解，然后再根据它的控制要求来选择相关的元器件

（1）元器件选好了之后，就是该设计电路原理图和PLC的I/O分配表，以及画出整个塔式起重机动作流程图。

（2）根据所画的流程图来进行程序的编写并仿真，在仿真的过程中出现问题再来调试编写，直到最后的确认

（3）开始设计人机的界面，将触摸屏和PLC连接，之后在设置不同的界面，做到靠触摸屏就可以控制塔式起重机和监控塔式起重机的状态

（5）昨晚以上的步骤之后就开始把论文整体的整理出来，编写。

时间飞逝，很快毕业设计的制作就进入到了尾声，从一开始的确定课题到写论文，再到论文大致成型交给老师审查，最后的定稿，前前后后花了近三个月的时间。刚开始确定课题的时候自己也很是迷茫不知带自己会写什么，偶然呢找到了塔式起重机这个课题感觉挺简单的而且资料也很多就准备写这个了，当时老师还劝我不要选这个但我一意孤行。

确定好了课题之后就是写了，但是这个写的过程很是难受，因为当着手写论文的时候才发现自己是什么都不会。这三年里好像没有学习一样，自己的脑内一片空白，但是再怎么空白在不会论文也是要写的，所以只能自己自学。自己学习不像学校有老师的指导而且当时还出去工作了可以用来学习的时间很少。自学的过程不是一帆风顺的遇到了很多的为了。为了解决这些问题我找了很多资料，找资料之后看不懂的就去问公司的同事，向自己的朋友班级里学习好的同学请教，总算是磕磕碰碰的将论文大致的稿子写出来了。但是问题还是很多，而且当时还在上班，公司里正值培训期间不允许请假，所以只能白天在公司上班的不忙或者午休时候抽空修改一下，晚上回去在顶灯夜战到个十一二点左右。每周六周日都会泡在学校得图书馆里，写论文想办法解决问题。就这样也搞了很久才大致搞完。

写毕业设计的这一过程我感觉呢其实就是对我这三年学习情况的一个考试，我学的怎么样都在写的过程中忠实的表现出来了。让我发现自己以前是有多么懒散多么的不认真，一直在浪费自己生命，以至于在到了要用所学的知识写点什么东西的时候措手不及。就比如我们那一些常用的软件像CAD啊GX之类的自己用起来根本就没有任何头绪就好像感觉自己这三年根本就没用过这些东西，实在是没有办法只能在图书馆找学习资料，然后再按照资料上的步骤来一步一步的做，但是呢即使这样按照步骤来一步步地做也还是有很多的问题。找书、打电话、当面向别人请教，总之费了很大的时间才把基础的应用给学会。然后因为自己也是刚刚才开始学画，所以速度十分的慢，有的一个图要花费六七个小时才能画好，一天也就画个图就没了，而且画的也不一定就是对的，还是有很多问题要改的。

就好比说PLC的外部接线图，首先要知道PLC用到哪些点，每个点有什么作用，这些点给谁。和变频器的那些点连接，再怎么走。这样的整个一个电路都要自己理清楚。每个元器件怎么接，在哪个位置，怎么画都要知道。这些东西都做下来之后也是一个大工程，但好在在不断的绘图中我逐渐熟悉了整个操作，速度也提升了很多倍，修改什么的不像之前那般的困难。

但一篇论文最主要的还是文字部分，一开始我还挺得意的感觉自己写的很好没什么问题，但是实时却在啪啪打脸。到老师那里去看首先就是逻辑不清晰，连贯的不好。总而言之是一大堆问题，但是这些不是主要的。最主要的的是自己的查重率太高了，都有点巢湖自己的想象。我看到这个报告书时，内心有点崩了，后悔没有听指导老师所说的不要选这个课题，后悔自己投机取巧在网上找资料是直接黏贴上去的，顶多改革语句的顺序和结构。但是查重率高不代表放弃，对照着查重报告开始一步步的修改，几乎是把整个论文都删掉了，然后全部变成自己的话。

花了很多的时间终于把这个论文写的差不多了，应该也都可以过了，就是自我感觉设计上还是很不全面的，或者说根本就不能拿到现场去实地使用。例如故障检测，在我的设计里总共就写了两个故障——超载和纤维，但现场情况复杂坑定有很多事我考虑不到的。还有就是设计值设计里一般，我做的只是抓取物料这一动作过程，并没有完整的像我的课题说的那样完整的是一个动作要求。另外正文部分还是有一部分内容是指从网上搞过来但是自己还没有理解的。

总的来说呢这次的毕业设计是自己尝到了自己种下的恶过，没有当初自己的懒散怠惰就不会是现在这个样子，但是呢我也感觉到了十分的庆幸，因为这些问题暴露出来的不算晚，虽然说平时我自己也知道自己有很多不好的习惯，但一直没正视这些问题。借这次的机会直截了当的将这些问题直接暴露在我的面前，逼得我正视这些问题。让我自己得以改正，不会让我继续的把这些问题拖到自己以后踏上社会，为自己以后的工作和生活埋下祸患。这也是好的，让我知道了对自己负责的重要性，促使我不会在犯下同样的错误。

感谢老师对我一直以来的教导和建议，以及在我面对困难时给我提的建议，以及对我写的论文一直以一股认真负责的态度对待。感谢同学对我的帮助，以及在我沮丧时给予我的支持，让我可以坚持的写下去。感谢公司领导的理解以及公司前辈对我不会的问题进行的帮助如果没有他们那么我的进度肯定比现在还要慢一大截。

参考文献

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. 陈朝阳.塔式起重机管理.建材与装饰塔式起重机管理.2012（8）

. 张新荣，`霍莹，王金民．基于PLC的生产线运料车控制系统设计．制造业自动化．2011（3）

. 刘佩衡.我国塔式起重机的发展.建筑机械化.2004（9）

. 塔式起重机.豆丁网-《互联网文档资源（http://www.docin.com）》.2016（9）

. 孔凡才.系统的稳定性.自动控制原理与系统.2017（2）

. 党帅.浅谈工程建设中塔式起重机的使用与管理.内蒙古统计.2009（12）

. 吴杰.塔式起重机智能监控及故障检测功能.郑州大学硕士论文.2005（5）

. 李丽敏，张玲玉.PLC系统设计.自动化技术与应用.2015（5）

.乔东凯.基于PLC控制的交流调速变频电梯的研究.吉林大学硕士论文.2006（3）