PDH电动葫芦的PLC电气控制系统改造
目 录
1 引言 1
1.1 选题背景 1
1.2 选题目的及意义 1
2 PLC的应用 2
2.1 PLC的组成 2
2.2 PLC的优点 5
2.3 继电器控制与PLC控制的比较 5
2.4 PLC的发展状况 6
3 系统方案设计 6
3.1 PDH电动葫芦工作原理 6
3.2 PLC的选型 12
3.3 I/O分配 13
3.4 I/O接线图 13
3.5梯形图 14
3.6电动葫芦改造后电动机的选择 15
3.7 热继电器的选择 17
3.8钢丝绳的选型 17
4 软件模拟及调试 18
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
附录A PLC控制程序 25
1 引言
1.1 选题背景
在工业生产中，流水作业扮演着着重要的角色。流水线发展非常迅速，对于轻工业生产来说，一般通过传送带来运转。而对于重工业生产，利用传送带传送大批量物品就不太实用。所以为了使工人劳动条件得到改善、提高工作效率，电动葫芦作为轻型的起重设备得到广泛运用，深受欢迎。
电动葫芦是一种可以用来提升、下放和水平搬运重物的起重机械设备，它的发展一定程度上代表着起重设备的发展情况。它不仅可安装在工字梁上上，还可配在某些起重机械上使用(如龙门起重机、电动单梁桥式起重机、摇臂起重机等)。由于它具有体积小、重量轻、构造紧凑和操作简单等优点，因此常被用于安装公司、厂矿的土木建筑工程及桥梁施工、船舶起重、修筑、冶金练矿、汽车制造、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
公路修理、井道治理防护等基础建设工程。
1.2 选题目的及意义
电动葫芦起重机大致由电动机、减速机和钢丝绳卷筒组成，一般配合门式起重机或单梁桥式，通过焊接行走小车来组成一个完整的起重机械。电动葫芦的内部，正中央是钢丝绳卷筒，一侧是电动机，将动力通过卷筒中间的转动轴，传送到另一侧的减速器，通过控制卷筒的转速从而改变吊钩上下的速度。
我国电动葫芦的发展近年来十分缓慢。1953年，我国成功试制了1~2t一般用途钢丝绳电动葫芦并命名为IV型钢丝绳电动葫芦，它的原型是前苏联40年代TB型葫芦。1957年首次对电动葫芦图纸进行修改并定型为A571型，它可以说是我国第一代电动单梁起重机，直到1987年才被厂家淘汰而停产。在70年代，我国以天津起重设备厂为首的多家国内起重设备厂通过联合设计，试制并生产了CD1、MD型电动葫芦。CD1、MD型作为我国第二代电动葫芦迄今为止一直在国内生产制造、使用，是目前的主流产品。期间虽然引入了海外先进的科技和生产制造技术，但产品均未得到推广和应用。2001年，我国加入世界贸易组织，中国市场大多被外资企业所抢占，国内电动葫芦市场越来越小。因为国内电动葫芦的价格和档次相对国外产品较低，性价比也越来越被用户所重视，所以国外产品对国内产品的冲击很大。因此，国内电动葫芦要实时的根据国内、外市场的要求和发展方向进行产品的研发生产，才不会被淘汰。
电动葫芦控制系统技术水平在很大程度上影响着电动葫芦的发展。传统的电动葫芦采用硬件逻辑控制电路，这种电路是由继电器一接触器等元件组成的。继电器——接触器控制系统可以说是由物理器件连接而成的系统，它由输入电路（按钮、行程开关、限位开关、传感器等）、输出电路（接触器、电磁阀）、控制电路（由导线将各个分立的继电器、电子元器件连接起来，对工业现场实施控制）和工业现场四部分组成的。继电器控制电路的布局是由生产工艺或动作顺序所决定的，它只能进行一些简单的逻辑、定时、计数等控制。如今生产制造车间中生产工艺或动作顺序经常因产品而改变，这时就要进行重新设计、布线、连接和调试来适应生产要求。因为电路较复杂，经常发生电气故障，维护困难，所以继电器控制系统已经难以适应如今灵活多变的工业生产需要。这就迫使人们研发设计新的工业控制系统以代替继电器控制系统。20世纪60年代美国研制出世界上第一台可编程序控制器，并被命名为PLC，但当时只能完成顺序控制、逻辑运算、定时计数等功能。到了70年代末，因为微机处理技术的成熟，PLC处理速度得到飞跃的提升，并且添加了一些新的特殊功能及控制模拟量。80年代后，微机化可编程序控制器因集成电路的迅猛发展又得到了进一步的完善。所以PLC是继电器控制与微机控制技术相结合的产物。随着PLC技术的快速发展和应用范围不断扩大，已经逐步取代了传统的继电器——接触器控制系统。
2 PLC的应用
2.1 PLC的组成
根据PLC结构的不同可分为模块式和整体式两种，但这两种内部构造大致相同。如下图2-1所示，都主要由CPU单元、输入输出电路、电源部件、存储器及编程器等所组成。
图2-1 Plc的基本组成
2.1.1 CPU单元
PLC的核心为微机处理器，它的组成包括运算器、控制器和寄存器。其中，运算器的作用是执行算数、逻辑运算；控制器则被用于控制PLC。CPU通过控制PLC按顺序进行协 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
调工作，从而控制现场各个设备。在可编程控制器中，CPU主要完成以下工作：PLC本身的自检；响应外部设备的请求（与编程器通信）；现场的状态及数据信息可通过扫描方式接受，然后存入状态寄存器中；执行监控程序和用户程序，进行数据和信息的处理；根据数据和信息的处理结果来输出对应的控制信号。
2.1.2 存储器
按照存放程序的不同PLC的存储器可分为系统程序存储区、用户程序存储区和变量区。
1.系统程序存储区
该区主要由生产厂家提供系统程序，它主要包括监控、解释、故障诊断等程序，需要永久存放原来管理协调PLC的工作。因此该部分不能被客户所访问及修改，所以该区采用EPROM或PROM芯片存储器。
2.用户程序存储区
用户根据需要解决的问题及PLC指令系统编写程序称为用户程序，它靠编程器输入并通过微处理器存放于用户程序存储区。通常为了便于程序的调试及完善而把用户程序存放在随机存储器RAM中。PLC中装有锂电池，这样RAM中的用户可将调试后无须再修改的用户程序写入EPROM或EEPROM可擦除只读存储器，程序存储区就由锂电池供电，这样用户可以永久保存。PLC的标称容量通常由用户程序存储器的容量代表，小于8KB的为小型机，8KB~64KB为中型机，而在64KB以上的称为大型机。
3.变量（数据）区
数据区通常用来存放I/O寄存器、定时器/计数器当前值等逻辑变量，所以要求CPU能及时读取和更新这些内容，因此变量存储器使用RAM。
图2-2电路板存储器焊接
2.1.3 输入/输出接口
2.3 继电器控制与PLC控制的比较
1.组成的器件不同
继电器控制系统是由许多硬件元件通过线路连接组成的，通过各个元件的开关达到逻辑控制的效果，而PLC则是用存储器代替了整个线路图，通过调节存储器中的触发器置“0”或置“1”来控制所对应的各个元件的开关。
吊钩下降：
提升物品：
小车后移：
1 引言 1
1.1 选题背景 1
1.2 选题目的及意义 1
2 PLC的应用 2
2.1 PLC的组成 2
2.2 PLC的优点 5
2.3 继电器控制与PLC控制的比较 5
2.4 PLC的发展状况 6
3 系统方案设计 6
3.1 PDH电动葫芦工作原理 6
3.2 PLC的选型 12
3.3 I/O分配 13
3.4 I/O接线图 13
3.5梯形图 14
3.6电动葫芦改造后电动机的选择 15
3.7 热继电器的选择 17
3.8钢丝绳的选型 17
4 软件模拟及调试 18
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
附录A PLC控制程序 25
1 引言
1.1 选题背景
在工业生产中，流水作业扮演着着重要的角色。流水线发展非常迅速，对于轻工业生产来说，一般通过传送带来运转。而对于重工业生产，利用传送带传送大批量物品就不太实用。所以为了使工人劳动条件得到改善、提高工作效率，电动葫芦作为轻型的起重设备得到广泛运用，深受欢迎。
电动葫芦是一种可以用来提升、下放和水平搬运重物的起重机械设备，它的发展一定程度上代表着起重设备的发展情况。它不仅可安装在工字梁上上，还可配在某些起重机械上使用(如龙门起重机、电动单梁桥式起重机、摇臂起重机等)。由于它具有体积小、重量轻、构造紧凑和操作简单等优点，因此常被用于安装公司、厂矿的土木建筑工程及桥梁施工、船舶起重、修筑、冶金练矿、汽车制造、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
公路修理、井道治理防护等基础建设工程。
1.2 选题目的及意义
电动葫芦起重机大致由电动机、减速机和钢丝绳卷筒组成，一般配合门式起重机或单梁桥式，通过焊接行走小车来组成一个完整的起重机械。电动葫芦的内部，正中央是钢丝绳卷筒，一侧是电动机，将动力通过卷筒中间的转动轴，传送到另一侧的减速器，通过控制卷筒的转速从而改变吊钩上下的速度。
我国电动葫芦的发展近年来十分缓慢。1953年，我国成功试制了1~2t一般用途钢丝绳电动葫芦并命名为IV型钢丝绳电动葫芦，它的原型是前苏联40年代TB型葫芦。1957年首次对电动葫芦图纸进行修改并定型为A571型，它可以说是我国第一代电动单梁起重机，直到1987年才被厂家淘汰而停产。在70年代，我国以天津起重设备厂为首的多家国内起重设备厂通过联合设计，试制并生产了CD1、MD型电动葫芦。CD1、MD型作为我国第二代电动葫芦迄今为止一直在国内生产制造、使用，是目前的主流产品。期间虽然引入了海外先进的科技和生产制造技术，但产品均未得到推广和应用。2001年，我国加入世界贸易组织，中国市场大多被外资企业所抢占，国内电动葫芦市场越来越小。因为国内电动葫芦的价格和档次相对国外产品较低，性价比也越来越被用户所重视，所以国外产品对国内产品的冲击很大。因此，国内电动葫芦要实时的根据国内、外市场的要求和发展方向进行产品的研发生产，才不会被淘汰。
电动葫芦控制系统技术水平在很大程度上影响着电动葫芦的发展。传统的电动葫芦采用硬件逻辑控制电路，这种电路是由继电器一接触器等元件组成的。继电器——接触器控制系统可以说是由物理器件连接而成的系统，它由输入电路（按钮、行程开关、限位开关、传感器等）、输出电路（接触器、电磁阀）、控制电路（由导线将各个分立的继电器、电子元器件连接起来，对工业现场实施控制）和工业现场四部分组成的。继电器控制电路的布局是由生产工艺或动作顺序所决定的，它只能进行一些简单的逻辑、定时、计数等控制。如今生产制造车间中生产工艺或动作顺序经常因产品而改变，这时就要进行重新设计、布线、连接和调试来适应生产要求。因为电路较复杂，经常发生电气故障，维护困难，所以继电器控制系统已经难以适应如今灵活多变的工业生产需要。这就迫使人们研发设计新的工业控制系统以代替继电器控制系统。20世纪60年代美国研制出世界上第一台可编程序控制器，并被命名为PLC，但当时只能完成顺序控制、逻辑运算、定时计数等功能。到了70年代末，因为微机处理技术的成熟，PLC处理速度得到飞跃的提升，并且添加了一些新的特殊功能及控制模拟量。80年代后，微机化可编程序控制器因集成电路的迅猛发展又得到了进一步的完善。所以PLC是继电器控制与微机控制技术相结合的产物。随着PLC技术的快速发展和应用范围不断扩大，已经逐步取代了传统的继电器——接触器控制系统。
2 PLC的应用
2.1 PLC的组成
根据PLC结构的不同可分为模块式和整体式两种，但这两种内部构造大致相同。如下图2-1所示，都主要由CPU单元、输入输出电路、电源部件、存储器及编程器等所组成。
图2-1 Plc的基本组成
2.1.1 CPU单元
PLC的核心为微机处理器，它的组成包括运算器、控制器和寄存器。其中，运算器的作用是执行算数、逻辑运算；控制器则被用于控制PLC。CPU通过控制PLC按顺序进行协 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
调工作，从而控制现场各个设备。在可编程控制器中，CPU主要完成以下工作：PLC本身的自检；响应外部设备的请求（与编程器通信）；现场的状态及数据信息可通过扫描方式接受，然后存入状态寄存器中；执行监控程序和用户程序，进行数据和信息的处理；根据数据和信息的处理结果来输出对应的控制信号。
2.1.2 存储器
按照存放程序的不同PLC的存储器可分为系统程序存储区、用户程序存储区和变量区。
1.系统程序存储区
该区主要由生产厂家提供系统程序，它主要包括监控、解释、故障诊断等程序，需要永久存放原来管理协调PLC的工作。因此该部分不能被客户所访问及修改，所以该区采用EPROM或PROM芯片存储器。
2.用户程序存储区
用户根据需要解决的问题及PLC指令系统编写程序称为用户程序，它靠编程器输入并通过微处理器存放于用户程序存储区。通常为了便于程序的调试及完善而把用户程序存放在随机存储器RAM中。PLC中装有锂电池，这样RAM中的用户可将调试后无须再修改的用户程序写入EPROM或EEPROM可擦除只读存储器，程序存储区就由锂电池供电，这样用户可以永久保存。PLC的标称容量通常由用户程序存储器的容量代表，小于8KB的为小型机，8KB~64KB为中型机，而在64KB以上的称为大型机。
3.变量（数据）区
数据区通常用来存放I/O寄存器、定时器/计数器当前值等逻辑变量，所以要求CPU能及时读取和更新这些内容，因此变量存储器使用RAM。
图2-2电路板存储器焊接
2.1.3 输入/输出接口
2.3 继电器控制与PLC控制的比较
1.组成的器件不同
继电器控制系统是由许多硬件元件通过线路连接组成的，通过各个元件的开关达到逻辑控制的效果，而PLC则是用存储器代替了整个线路图，通过调节存储器中的触发器置“0”或置“1”来控制所对应的各个元件的开关。
吊钩下降：
提升物品：
小车后移：
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