基于PLC控制的桥式起重机电路设计2

第二炮兵工程学院 王卫辉 何润生 戴民强

断相应控制电源;

(4)设置起重量超载器,当起重量超过系统设定值时,自动报警并断开电路;

(5)设置紧急断电开关,在必要时迅速切断总电源。紧急断电开关的结构形式,应该是不能自动复位的;

(6)设置通道口联锁保护电路,在门栏打开时,电路不能被接通,而且在电路被接通的情况下,门栏打开可切断控制电路;

(7)设置过电流保护,当电动机的通过电流较大时,其相应的过电流继电器工作,断开主电路,确保系统的安全;

(8)设置零压保护,在电压过低或者为0的情况下,主电路自动断开,恢复供电时,经手动操作电路才可接通。212 控制信号确定

通过对桥机主要执行机构及运动情况的了解以及主电路分析,初步确定的控制信号:

主副钩升、降、高速和低速控制信号;小车

图1 系统总图

1 总体方案

通过控制台或控制手柄上的按钮、开关等手动控制装置,输入信号给PLC的输入模块,信号经CPU模块,按照梯形图软件或者高级语言的指令进行处理,再由输出模块输出信号控制接触器、指示灯、报警器、显示装置等的工作。接触器的状态变化,进一步控制起重机主电路电机的启动,停止和正反转等动作。限位开关、过流继电器和超载限动器等也将反馈信号输入PLC,起到安全保护作用。系统总图见图1。

和大车前、后、高速及低速控制信号;启动和停止开关;安全栏开关;主升限位、副升限位、小

车前进限位、小车后退限位、大车左行限位、大车右行限位信号;过流继电器信号、超载限动信号、电铃信号。最终确定所有的手动输入信号和反馈信号总共35个。输出信号有主副钩升、降、高速及低速;小车前、后、高速和低速及2个高速自保;大车左、右、高速和低速及2个高速自保,启动信号输出,紧急停止输出,电铃输出共22个。此数据可作为选择PLC的一个大概依据,之后为了节省输入输出点数,同一点的高低电平,可输入不同信号。

2 控制系统要求及信号确定

211 安全要求

[1]

通过控制手柄或控制台给PLC输入信号,可完成桥式起重机(以下简称桥机)各部分的动作,包括:

(1)主副钩起升、下降,小车前进、后退,大车左行、右行。而且同一执行装置的高低速必须互锁,同一动作2个运动方向也必须互锁;

(2)设置电铃或报警装置,在出现故障时,可进行报警。在起重机动作之前应该报警,电铃未响之前,起重机无动作;

(3)设置各种限位开关,包括主起升限位、副起升限位、小车前进限位、小车后退限位、大车左行限位、大车右行限位等开关,在到位时切)

46)3 系统硬件选型及设计

311 PLC的选型

根据I/O信号进行选择,包括输入输出信号

5起重运输机械6 2009(10)的数量、性质、参数和特性要求等,PLC选用三菱公司FX2N系列高性能小型整体式,具有小型化、高速度、高性能等特点。系统配置及固定又灵活,在基本单元上连接扩展单元或扩展模块,可进行16~256点的灵活输入输出组合。程序容量大,内置800部RAM,其指令执行速度快,编程指令丰富,具有众多功能指令,可以实现数据传送、比较、四则运算等操作。其中功能指令CMP可进行数据比较,MOV指令可进行数据传送,CALL指令可实现子程序调用,SEGL指令可将数据寄存器存储的故障参数在数码管显示出来,SRMR指令可产生闪烁控制信号,用以输出声光报警信号。它的基本单元,扩展模块的高度和深度相同,宽度不同。它们之间用扁平电缆连接,紧密拼装后组成1个长方体,适合在机电一体化中使用。内置的24VDC电源,可做输入回路的电源和传感器的电源。它有32点输入和32点输出,24V直流输入,继电器输出。312 PLC的I/O信号定义

根据实际输入、输出数量,确定输入、输出断口地址。根据系统控制功能的要求,选用1个继电器输出的基本单元,外接1个晶体管输出扩展模块,用于故障信息的输出,最终选用三菱FX2N-MR系列PLC。313 PLC外部接线图

PLC外部接线图如图2所示。314 显示部的选择及安装

在桥机的安全设计中,必须要有1个随时监视系统工作情况的装置,以便操作人员能及时地发现系统存在的安全隐患,并能及时做出正确处置。在本设计中,选用的装置为MD204L文本显示器。

MD204L可编程文本显示器是1个小型的人机界面,主要与各类PLC(或代通信口的智能控制器)配合使用,以文字或指示灯的形式监视、修改PLC内部寄存器或继电器的数值以及状态,从而使操作人员能够自如地控制机器设备。通过编辑软件TP200在计算机上操作画面,自由输入汉字以及PLC地址,使用串口通讯下载画面。20个按键可被定义成功能键,有数值输入小键盘,操作简单,可替代部分控制柜上机械按钮。自由选择通讯模式,RS232、RS422、RS484任选。

5起重运输机械6 2009(10)图3 扫描原理图图2 PLC外部接线图

4 PLC的内部逻辑运算原理与梯形图的

绘制

411 PLC的扫描执行原理

可编程控制器与计算机一样,通过执行用户程序来实现控制任务。PLC采用扫描工作方式,通过/采集输入量、执行程序、输出控制量0的循环扫描方式实现程序的运行

[4]

,如图3所示。

扫描就是从第1条指令开始,在无间断或跳转的情况之下,按照程序存储的地址号按顺序逐条执行指令,直至最后1条指令,然后再从头开始扫描,如此循环。

)47)

SoidWorks在起重机参数化设计中的应用

太原重型机械集团有限公司 刘李梅 张晋强

起重机是1种结构形式相对稳定,标准件、系列件和相似件占相当比例的产品

[1]

Works完善的参数化设计功能,实现起重机产品的快速设计。大部分零部件的模型和工程图即可由计算机自动完成,设计人员只需做组装、特殊零部件的设计和局部修改,即可完成产品设计。

。SolidWorks

是1个基于参数化技术构建的软件,可使标准件、系列件、相似件的参数化设计变得十分容易。

SolidWorks的广泛应用使得大量相似的结构件、机构件形成众多模块化的快速设计,企业产品零部件库因而迅速庞大,极大地提高设计效率。本文结合工程实例,着重讨论SolidWorks在起重机产品开发中的应用及应注意的问题。

2 三维参数化建模

尽管SolidWorks是参数化设计软件,但必须合理地规划零部件的建模过程,才能有效地实现参数化设计。因此要对模型的尺寸进行深入分析,确定主从动尺寸,以便正确建模和尺寸标注。211 零件模型的建立

为充分发挥参数化设计的优势,在建模过程中,首先确定各零件的性能参数、几何尺寸系列以及零件之间的结合形式。并建立零件的主驱动参数,使次要参数依赖于主驱动参数,利用某种比例关系或几何约束关系,借助方程式或系列零件设计表完成相似零件的系列设计。

为了保证零件模型的正确更新和生成,零件的草图必须完全定义;同时,模型需以参数化方式建立,即在零件草图中建立几何约束关系和尺障的发现和排除,大大提高了工作效率,因而在未来的市场有很好的发展前景。

参 考 文 献

1 顾迪民1工程起重机1北京:中国建筑工业出版

社,1988

2 王福绵1起重机械技术试验1北京:学苑出版社,

民邮电出版社,出版社,2005作 者:王卫辉

地 址:第二炮兵工程学院202分队邮 编:710025

5起重运输机械6 2009(10)2004

2000

3 高钦和1可编程控制器应用技术与设计实例1北京:人4 许寥,王淑英1电器控制与PLC应用1北京:机械工业

1 三维参数化设计

三维参数化技术是规格化、系列化产品设计的1种简单、高效、优质的设计方法。它是指对形状比较定型的产品或零部件,用1组参数约束该产品或零部件模型的结构尺寸与拓补关系,且参数与设计对象的控制尺寸能显示对应关系。当赋予不同的参数序列时,即可驱动典型模型达到满足设计需求的产品或零部件模型

[2]

。选择1种

结构较为通用的机型作为模板,建立1套完整的三维模型和与此相关连的二维工程图,采用Solld-412 梯形图的绘制

PLC内部的梯形图主要包括3大部分,启动和停止控制部分、报警部分、执行机构控制部分。设计过程中,充分考虑到控制系统的安全问题,多处均设有互锁,并且在保证正确的前提下,尽量让梯形图简单明了,便于分析和修改。为了节省输入端口,用1个按钮实现启动和停止的转换。

5 结论

在现有的用PLC控制替代传统继电器控制系统的桥机设计基础上,进一步改进和完善电气控制系统和安全保护电路,不仅使起重机控制线路简化,安全性能更好,而且PLC能检测各个不正常工作现象并送往文本显示器进行显示,便于故)

48)