1、毕业论文开题报告 电气工程及其自动化 基于 PLC 的桥式起重机电气控制系统的设计 一、课题研究意义及国内外研究现状 桥式起重机在 工矿、企业、码头 及其它行业有着广泛的应用 ,其作用主要用来实现物体的升降和转运 ,桥式起重机工作环境恶劣 ,工作任务重。它能否正常工作直接影响到生产效率提高和工作任务的完成 ,甚至关系到人身、设备的安全。经过几十年的发展，我国桥式起重机制造厂和使用部门在设计、制造工艺、设备使用维修、管理方面，不断积累经验，不断改造，推动了桥式起重机的技术进步。但在实际使用中，结构开裂仍时有发生。究其原因是频 繁的超负荷作业及过大的机械振动冲击所引起的机械疲劳。因此，除了机械上改
2、进设计外，改善交流电气传动，减少起制动冲击，也是一个很重要的方面。 传统桥式起重机的控制系统主要采用交流绕线转子串电阻方法进行启动与调速，继电 -接触器控制。这种控制系统的主要缺点有： （ 1）桥式起重机工作环境差，现场灰尘大，且反复短时运行，自动频繁，工作任务重，电机碳刷磨损快、滑环间容易短路放跑，电动机以及所串电阻烧损和断裂故障时有发生； （ 2）接触器控制系统可靠性差，操作复杂，电动机正反转的加速控制均采用交流接触器和时间继电器，交流接触 器线圈经常烧坏，故障率高； （ 3）电阻调速，机械特性软，负载变化时转速也变化，调速不理想。串电阻长期发热，电能浪费大，效率低。 （ 4）操作检修不方
3、便，维护量大，电机寿命短，控制线路复杂，严重影响企业正常生产。 近年来，计算机技术和电力电子器件迅猛发展，电气传动和自动控制领域也日新月异。 控制系统设计运用 PLC、变频器进行改造，操作简单，运行可靠，故障减少。目前生产的高性能矢量控制变频器，具有可靠好，多功能，低噪音等优点。通过对电机磁通电流和转矩电流的解耦控制，实现了转矩的快速响应和准确控制，能以很高的控制精 度进行宽范围的调速运行。 可编程序控制器是一种新型的具有极高可靠性的通用工业自动化控制装置，它以微处理器为核心，有机地将微型计算机技术、自动控制枝术及通用技术融为一体，具有控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩
4、展等优点，是当今及今后工业控制的主要手段和重要的自动化控制设备。可以这样说，到目前为止，无论从可靠性上，还是从应用领域的广度和深度上，几乎没有任何一种控制设备能够与 PLC 相媲美。 二、课题研究的主要内容和预期目标 1主要内容： （ 1）熟悉桥式起重机的工作流程、组成结构、电气控制 参数等。 （ 2）根据工作要求，设计桥式起重机的起升机构、起重小车走行机构、大车走行机构等。 （ 3）对桥式起重机的电气控制系统进行系统分析与电气设计。 （ 4）根据设计方案选择所需要的电动机， PLC，变频器及各种电气设备。 （ 5）根据要求 ,完成桥式起重机电气控制系统的设计、绘主电路、 I/O 地址表、梯形
5、图，并写出设计报告。 2预期目标： 控制系统以 PLC 为核心装置，根据工艺要求合理选配 PLC 机型和 I/O 接口分配，系统具有良好的安全运行和保护措施。本设计要求完成桥式起重机电气控制系统的设计、绘主电路、 I/O 分配表 、梯形图，采用梯形图或指令表编制 PLC 控制程序。 最后，通过该项目的实习调研与设计，综合大学课程学习知识，培养实际生产设备的电气系统设计分析能力，为踏上工作岗位作好准备。 三、课题研究的方法及措施 课题的重点是对桥式起重机的控制系统进行设计。完成桥式起重机电气控制系统的设计、绘主电路、 I/O 分配表、梯形图，采用梯形图或指令表编制 PLC 控制程序。 桥式起重机
6、的电气控制系统框图如下图： P L C触 摸 屏控 制 器限 位 开 关速 度 反 馈变 频 器变 频 器变 频 器变 频 器制 动 电 阻制 动 电 阻制 动 电 阻制 动 电 阻MMMMM制 动 器制 动 器制 动 器制 动 器制 动 器大车小车主钩副钩主要步骤如下： （ 1）了解桥式起重机的工作流程，收集和整理有关设备资 料。 （ 2）对设备进行试验研究，掌握桥式起重机的工作原理，并对其进行分析。 （ 3）通过计算得出所需的各种设备的型号 （ 4）通过 PLC 梯形图的编写，初步完成桥式起重机的控制系统的控制原理图，绘制接线图， I/O 分配表，梯形图，编写程序。 （ 5）对程序编写中不
7、满意的地方进行修改，整理和完善。 四、课题研究进度计划 2010/2011 第一学期 10.8-10.15 学生确定课题 2010/2011 第一学期 10.18-11.19 查资料准备开题 （ 1）写一篇 2000 字以上的文献综述 （ 2）完成一篇与课题相 关的外文翻译 （ 3）完成开题报告的填写 （ 4）开题答辩 2010/2011 第一学期 11.22-2.21 设计与写论文，准备于 3 月初进行的中期检查 （ 1）完成大车机构、小车机构、起升机构的设计 （ 2）完成桥式起重机的控制系统的控制原理图 （ 3）绘制接线图， I/O 分配表，梯形图 （ 4）整理成稿 2010/2011 第
8、二学期 2.22-4.1 上传设计成果与论文初稿 2010/2011 第二学期 4.4-4.15 上交设计成果与论文打印稿，给、送交指导老师与评阅老师评审 2010/2011 第二学期 4.4-4.22 做好答辩用的 PPT 讲稿 2010/2011 第二学期 4.17 5.8 5.15 答辩 2010/2011 第二学期 5.15-5.17 提交所有相关材料，电子文档 五、参考文献 1 畅启仁 . 港口起重机 M.上海：上海海运学院， 2000. 2 裘为章 ,吴锡忠 .实用起重机电气技术手册 M.北京：机械工业出版社， 2002. 3 巫莉等 .电气控制与 PLC 应用 M.北京：中国电力
9、出版社 .2008 年 8 月 . 4 胡学林 .电气控制与 PLCM.北京：冶金工业出版社 .1997 年 11 月 . 5 罗军 ,基于 PLC、变频器的桥式起重机的改造 J.电气技术 ,2010,5:64-67. 6 李胜永 ,季本山 .基于 PLC 和变频器的港口桥式起重机控制系统研究 J.测试与控制 ,2010,23（ 1） :159-161. 7 年 泓 昌 , 李巍 . 变 频 调 速 技 术 在 桥 式 起 重 机 的 应 用 J. 自 动 化 与 传动 ,2010,6:34-35. 8 汪志锋 .可编程序控制器原理与应用 M.西安 :西安电子科技大学出版社， 2004. 9
10、张万忠主编 .可编程控制器应用技术 M.北京 :化学工业出版社 .2002. 10李俊秀 ,赵黎明主编 .可编程控制器应用技术实训指导 M.北京 :化学工业 出版社 .2002. 11 C. Y. Chang，“ The switching algorithm for the control of overhead crane，”Neural Comput. Appl.， vol. 15， no. 34， pp. 350358， 2006 12 Shogo Tanaka, Susumu Kouno.Automatic measurement and control of the attitude of crane liftersJ.Control Engineering Practice ,1998, 6:1099-1107.
