发布时间 : 星期一 文章基于PLC的电动葫芦起重机控制系统设计更新完毕开始阅读fbdb32b6aef8941ea66e0529
2.4电源模块
路提供电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。
底板或机架大多数模块PLC式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。
2.5 PLC系统的其它设备
编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。
人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。
2.6 PLC的通信联网
依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出\网络就是控制器\的观点说法。PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信现在主要采用通过多点接口（MPI）的数据通讯、PROFIBUS 或工业以太网进行联网。
2.7 PLC 的应用现状
自20 世纪60 年代中期以来PLC 产品在电力、冶金、化工等行业发挥了重大作用, 尤其近20 年来计算机和信息技术的飞速发展, 不断成倍扩大的功能和成倍降低的价格, 使PLC、通讯联网技术、过程控制软件都获得了长足进步, 也使PLC 的广泛应用成为可能。下面通过两组数据(引自工控网) 说明PLC 的应用现状。
PLC 在冶金行业的市场将持续增加2003 年中国的工业出现了快速增长, 工业产值同比增长在12% 以上, 而且中国的最大钢铁出口对象—美国在2003 年下半年取消了钢铁附加税自20 世纪60 年代中期以来PLC 产品在电力、冶金、化工等行业发挥了重大作用, 尤其近20
年来计算机和信息技术的飞速发展, 不断成倍扩大的功能和成倍降低的价格, 使PLC、通讯联网技术、过程控制软件都获得了长足进步, 也使PLC 的广泛应用成为可能。下面通过两组数据(引自工控网) 说明PLC 的应用现状。
PLC 在冶金行业的市场将持续增加2003 年中国的工业出现了快速增长, 工业产值同比增长在12% 以上, 而且中国的最大钢铁出口对象—美国在2003 年下半年取消了钢铁附加税钢材对其出口也将迅速回升。这些有利因素刺激了中国冶金行业的投资。据调查, 中国冶金行业对设备的投资同比增长接近50%。冶金设备的大量增长带动了PLC 在该行业的增长, 2003 年PLC 在冶金行业的市场达到216 亿元, 2004 年有望达到3 亿元。
PLC 在纺织行业的应用分析。在中国, PLC 在纺织机械上的运用已经有17 年的历史了, 从最早的进口合成纤维生产设备到目前的中小型纺机, PLC 无处不在。占各类纺织机械60% 以上的织机平均每台带有一个小型的PLC, 主要用于检测、报警、速度控制和机器启停控制。纺机的比例在纺织机械中不到5% , 却用到更多的PLC, 单台纺纱机最多用到17 台PLC, 主要是60 个IO 点以下的微型产品。梳棉机也用微小型PLC 控制。其它各类纺织机械基本上都采用PLC 控制, 只有一些相对简单的设备采用单片机或者其它控制方式。纺织机械的辅助设备也主要由PLC 控制, 如循环水系统、空调系统、蒸气系统、废水处理系统、包装线等。实际上PLC 在中国的应用已分布到各行各业, 根据工控网的调查, 2003 年中国控制类产品市场PLC的占有率已超过50% , 而且保持着10%～ 15% 的发展速度。
3 系统方案设计
对毕业设计题目进行分析后，总结出电动葫芦起重机控制系统由以下各部分组成：
控制模块：PLC（S7-200）; 调速模块：变频器（MM440）; 执行机构：三相电机（2台）。 以及若干按钮、电缆等其它元件构成。
3.1 系统总体控制方案的选择
对于电气控制系统，其控制方案有很多种，如早期的继电器控制系统，还有现在的可编程控制器-PLC控制系统等，下面对其一一分析比较，并最终确立本系统所选用的控制方案。
3.1.1继电器-接触器的控制
电气控制课程是电专业的基础必修课，是继电接触器控制系统来实现的。它包含控制线路、主电路、照明电路及辅助电路组成，该系统是由接触器-继电器、主令电器和保护电器等元件组成，按照一定的控制逻辑接线组成的控制系统。其工作原理就是采用硬接线逻辑，利用继电器触点的串联或并联，及延时继电器的滞后动作等组成控制逻辑，从而实现对电动机或其他机械设备的起动、停止，反向、调速及多台设备的我顺序控制和自保护功能。
传统的继电器-接触器控制系统是由输入设备（按钮、开关等）、控制线路（由各类继电器、接触器、导线连接而成，执行各种逻辑功能的线路）和输出设备（接触器线圈、指示灯等）三部分组成。这是一种由物理器件连接而成的控制系统。
继电器控制线路成本低廉，控制方式直观、操作简单、维护调整方便，现场人员容易掌握使用等优点，它被广泛用于工矿企业的生产控制系统。但它体积较大，控制速度慢，改变控制功能必须通过改变接线来完成，比较麻烦和困难。适合简单控制。
3.1.2 PLC的控制
一直以来都是继电器-接触器来控制，20世纪60年代PLC诞生，它是一种新型的自动化控制装置，所以PLC控制是由继电器接触器控制发展而来的。目前随着PLC技术的发展和应用，PLC控制系统逐渐取代继电器接触器控制系统，在实际工作中，如何选择使用哪种方法，我们就要弄清楚这个产品要实现的功能，另外还有价格问题，如果是功能相对简单的就没有必要使用PLC了，还是用继电器－接触器控制。
可编程控制器PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术想结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差得缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能和习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需要按照说明说的提示，做少量的接线盒简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。
采用PLC控制,电动绞车运动过程如下：
当按下启动按钮,电动葫芦从原点开始下降,下降到底,直到碰到下限位开关停止。同时打开定时器,定时器电动葫芦,上升到顶部,碰到上限开关,停止上升。此时,电动葫芦右移,直到遇到正确的限位开关,这时右移停止。电动葫芦下降碰到下限开关而停止。结束时的开关在计时器同时定时,电动葫芦上升,上升到顶部直到遇到上限位开关,而停止上升。在这一点上,电动葫芦左移、左移遇到左起源限位开关,左移停止。电动葫芦一个运动周期完成。
图3.1 电动葫芦的动作过程
继电器－接触器控制是电专业必须科目，是基础科目。是学习ＰＬＣ的前奏，学PLC可编程控制不能脱离继电器－接触器控制，两者紧密相关。初次接触电气控制此学科，必须先从低压电气入手，掌握各元件的性能结构、用途，并能正常使用与维护，有了这些基础根据需要构成线路，从而带动电动机运转，实现工业的需要。
3.1.3 PLC控制与继电器-接触器控制相结合
由于PLC控制方案与继电器－接触器控制方案存在区别：控制中采用的逻辑部件不同，继电器－接触器控制全部用硬触点和“硬”线连接；PLC内部大部分采用“软”触点和“软”线控制；控制系统的结构和体积不同，继电器－接触器控制系统使用的电气元件多，体积大且故障率大，PLC控制系统结构紧凑，使用的电气元件少，体积小。
控制中电器的触点不同，继电器－接触器控制中全部以机械式的硬触点，动作慢，弧光放电严重，寿命短，而且使用次数有限；PLC内部全部为“软”触点，动作快、寿命长，使用次数无线。
灵活性不同，继电器－接触器控制方案的改变，需拆线，重新再接线，乃至更换元器件，比较麻烦；PLC控制方案的改变，一般不需要修改硬件，只需要修改程序即可，及其方便。
难度程度不同，继电器－接触器元件使用简单易懂，PLC指令多，复杂。所以，在三种控制方案中，综合考虑各方面因素，应该选择一种综合性控制方案：PLC控制与继电器-接触器控制相结合的方案。这种方案既结合了两者的优点，又避免了两者的缺点，是最佳方式。
3.2 控制模块（PLC）的选型及其相关介绍 3.2.1 PLC的选型
PLC（可编程控制器）广泛应用于目前的工业控制领域，在可编程控制器出现之前，一般要使用成百上千的继电器以及计数器再能组成有相同功能的自动化系统，而现在，经过简单的可编程控制器模块基本上已经代替了这些大型装置。可编程控制器的系统程序一般在出厂前已经初始化完毕，用户可以根据自己的需要自行编辑相应的用户程序来满足不同的自动化生产要求。
现在，PLC的种类繁多功能强大，因此用户们选择的余地也比较多，同样的选择一款合适的PLC控制器也是对整个自动化系统相当重要。
本设计的电动葫芦起重机采用西门子S7-200系列可编程控制器，且选择CPU型号为CPU224。