起重机PLC控制系统设计.docx

zs ■夕 *0 前言我国是一个工业制造强国在 21 世纪我国已经成为了一个国际主要的劳动力市场 在走向现代化道路的过程中，起重机扮演着越来越重要的角色起重机是建筑工地的主要 机械生产力，担负着向高层工地运送建筑材料和人员的任务在煤矿企业中，起重机主要 担负着重矿井提升煤炭的作用，并且还担负着运送井下工作人员和生产工具的任务起重 机的质量和性能的好坏，直接决定了煤矿企业的工作效率在工厂中，起重机担负着生产 材料的和商品的运送，是生产企业中物流部分的核心在我国自动化控制已经深入到了我们日常生活的每一个领域,在自动化控制领域,PLC 是一种重要的控制设备目前，世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品，应用在汽 车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%） 等行业使用 PLC 控制起重机能极大的节省成本,比如雇佣一位操作工人,得拿出 6 万的年薪 和 1 万的保险金,而且操作失误会造成更大的损失,但是使用 PLC 控制可以使操作更加简 便接触器的线圈年头长了就会坏,维修保养都不方便有软件代替硬件可以避免软件的 磨损，有效的避免了事故的发生，避免了不必要的经济损失。

所以设计一套PLC控制起重 机的系统是必要的,也是可行的在国外的西门子公司有同类型的产品,但成本很高功能 很强大，不适合中小型企业使用，PLC的推广有十分的迫切，所以我设计了这个系统1 起重机概述1.1 起重机的起源中国古代灌溉农田用的桔是臂架型起重机的雏形14 世纪，西欧出现了人力和畜力驱 动的转动臂架型起重机19 世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件如轴、齿 轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动19 世纪后期，蒸汽驱动的起重 机逐渐取代了水力驱动的起重机20 世纪 20 年代开始，由于电气工业和内燃机工业迅速 发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成1.2 起重机的基本组成桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车桥式起重机的 桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构 成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处桥式起重机可 分为普通桥式起重机、简易粱桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办 法来降低轮压。

当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地 分布在各车轮上桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类单主梁桥架由 单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行主梁上焊有 轨道，供起重小车运行桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和 空腹桁架结构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1.3 起重机根据结构的不同分类1.3.1 梁式型起重机梁桥式起重机可在长方形场地及其上空作业，多用于车间、仓库、露天堆场等处的物 品装卸，有梁式起重机、桥式起重机、龙门起重机、缆索起重机、运载桥等梁式起重机 主要包括单梁桥式起重机和双梁桥式起重机1）单梁桥式起重机：桥架的主梁多采用工字型钢或钢型与钢板的组合截面起重 小车常为手拉葫芦、电动葫芦或用葫芦作为起升机构部件装配而成按桥架支承式和悬挂 式两种前者桥架沿车梁上的起重机轨道运行；后者的桥架沿悬挂在厂房屋架下的起重机 轨道运行。

单梁桥式起重机分手动、电动两种手动单梁桥式起重机各机构的工作速度较 低，起重量也较小，但自身质量小，便于组织生产，成本低，时候用于无电源后搬运量不 大，对速度与生产率要求不高的场合手动单梁桥式起重机采用手动单轨小车作为运行小 车，用手拉葫芦作为起升机构，桥架由主梁和端梁组成主梁一般采用单根工字钢，端梁 则用型钢或压弯成型的钢板焊成电动单梁桥式起重机工作速度、生产率较手动的高，起重量也较大电动单梁桥式起 重机由桥架、大车运行机构、电动葫芦及电气设备等部分组成2）桥式起重机：桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天 车桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的 轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受 地面设备的阻碍桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处桥式起重机可 分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种普通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1.3.2 悬臂起重机悬臂起重机有立柱式、壁挂式、平衡起重机三种形式1）柱式悬臂起重机：柱式悬臂起重机是悬臂可绕固定于基座上的定柱回转，或者是 悬臂与转柱刚接，在基座支承内一起相对于垂直中心线转动的由立柱和悬臂组成的悬臂起 重机它适用于起重量不大，作业服务范围为圆形或扇形的场合一般用于机床等的工件 装卡和搬运柱式悬臂起重机多采用环链电动葫芦作为起升机构和运行机构，较少采用钢 丝绳电动葫芦和手拉葫芦旋转和水平移动作业多采用手动，只有在起重量较大时才采用 电动2）壁上起重机：壁上起重机是固定在墙壁上的悬臂起重机，或者可沿墙上或其他支 承结构上的高架轨道运行的悬臂起重机壁形起重机的使用场合为跨度较大、建筑高度较 大的车间或仓库，靠近墙壁附近处吊运作业较频繁时最适合壁行起重机多与上方的梁式 或桥式起重机配合使用，在靠近墙壁处服务于一长方体空间，负责吊运轻小物件，大件由 梁式或桥式起重机承担3）平衡起重机：平衡起重机俗称平衡吊，它是运用四连杆机构原理使载荷与平衡配 重构成一平衡系统，可以采用多种吊具灵活而轻松地在三维空间吊运载荷。

平衡起重机轻 巧灵活，是一种理想的吊运小件物品的起重设备，被广泛用于工厂车间的机床上下料，工 序间、自动线、生产线的工件、砂箱吊运、零部件装配，以及车站、码头、仓库等各种场 合1.3.3 门式起重机门式起重机一般根据门架结构形式、主梁形式、吊具形式来进行分类1）全门式起重机：主梁无悬伸，小车在主跨度内进行2）半门式起重机：支腿有高低差，可根据使用场地的土建要求而定3）双悬臂门式起重机：最常见的一种结构形式，其结构的受力和场地面积的有效利 用都是合理的4）单悬臂门式起重机：这种结构形式往往是因场地的限制而被选用5）单主梁门式起重机：单主梁悬臂门式起重机结构简单，制造安装方便，自身质量 小，主梁多为偏轨箱形架结构与双主梁门式起重机相比，刚度要弱一些因此，当起重 量QW50t、跨度SW35m时，可采用这种形式.单主门梁式起重机门腿有L型和C型两种 形式L型的制造安装方便，受力情况好，自身质量较小，但是吊运货物通过支腿处的空间 相对小一些C型的支脚做成倾斜或弯曲形，目的在于有较大的横向空间，以使货物顺利 通过支脚6）双梁桥式起重机：双梁桥式起重机承载能力强，跨度大、整体稳定性好，品种多， 但自身质量与相同起重量的单主梁门式起重机相比要大些，造价也较高。

根据主梁结构不 同，又可分为箱形梁和桁架两种形式目前一般多采用箱形结构1.4 起重机运行机构的驱动方式起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长 传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动 中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式， 大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办 法来降低轮压当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地 分布在各车轮上而对于在磁盘环形桥式起重机运行机构设计中，起重量为15t+15t,所以 只用四个主动和从动车轮起重机的运行机构分为有轨运行和无轨运行两类桥式起重机的运行机构基本上都是 用轨行式的因为起重机在专门铺设的轨道上运行时，具有负荷能力大，运行阻力小，可 以采用电力驱动等特点轨行式运行机构主要用于水平运移物品，调整起重机的工作位置 以及将作用在起重机上的载荷传递给基础建筑1.5 起重机在中国的发展现状我国工程起重机的研制起步于20世纪50年代。

1954年引进苏联K32型3吨汽车起重 机的图纸和技术资料，由大连起重机厂试制1957 年北京机械厂（北京起重机器厂前身） 用国产解放牌汽车底盘试制了 K32型起重机1958年在K32型基础上，参照K51型起重 机构造，试制成中国第一台Q51型国产化5吨汽车起重机1961年产品开发归口于长沙建 筑机械研究所以后，推动了新产品的开发研究，制定行业标准，促进了产品系列化和标准 化的进程 1967 年长沙建筑机械研究所与徐州重型机械厂联合研制出 10 吨液压伸缩臂汽 车起重机随后又由北京起重机器厂、徐州重型机械厂、长江起重机厂等企业试制出 3、5、 12、16、32 吨级的液压伸缩臂汽车起重机从 70 年代开始，我国工程起重机行业新产品开发相当快 1980 年以来，汽车起重机 和轮胎起重机品种不断增多，质量也不断提高，特别是 1984 年以来，轮式起重机年产量 从 2868 台增加到 1988 年的 4344 台，液压轮式起重机的起重量从 3 吨到 125 吨，形成了 系列同时在全国贯彻国际标准的基础上，制定了完整的轮式起重机标准以及试验规范、 维修保养等一系列标准在近 50 年的发展过程中，我国工程起重机行业历经了从小到大，从无到有的风雨历 程。

1954年至1969 年，年产量没有超过1000台；1970年到1978 年发展比较快，年产量 从1373 台上升到2693 台；改革开放以来，受产品可靠性差以及在宏观发展和微观技术欠 缺的影响，年产量一直徘徊在4000台左右 1993 年受投资拉动影响，年产量达到5700台 的历史顶峰，北京起重机器厂、徐州重型机械厂、浦沅工程机械厂、长江起重机厂成为当 时我国工程起重机行业的四大骨干企业，号称工程起重机行业的 “四大家族”在国内，桥式起重机（天车）是一种用来起吊、放下和搬运重物、并使重物在一定距离 内水平移动的起重、搬运设备，在生产过程中有着重要应用5 吨桥式起重机，电气驱动 系统分为起重机升降、小车、大车三部份其中起重机升降由一台 13kW 的绕线式异步电 动机驱动，大车由两台 4 kW 绕线式异步电动机、小车由一台 2.5 kW 绕线式异步电动机 驱动在原传动控制中，采用转子串接电阻的调速方式 .由于工作环境差 ,粉尘和有害气体 对电机的集电环、电刷和接触器腐蚀性大，加上工作任务重 ,实际过载率高 ,由于冲击电流 偏大,容易造成电动机触头烧损、电刷冒火、电动机及转子所串电阻烧损和断裂等故障, 影 响现场生产和安全,工人维修量和产生的维修费用也很高.并且原调速方式机械特性较差,调 速不够平滑，所串电阻长期发热浪费能量。

综上所述设备存在的主要缺点如下：1）拖动电动机容量大，起动时电流对电网冲击大，电能浪费严重。