基于plc的龙门吊自动纠偏控制系统设计(附件)【字数：10840】
摘 要龙门起重机是各大运输行业必不可少的一个重要工具，随着运输业在我国的快速兴起，运输龙门起重机的应用越来越广泛。但是龙门起重机在实际的运用中由于各种因素会出现很多偏差，我国现在对龙门吊的偏差问题也是高度重视的，所以本项目准备设计一个龙门吊自动纠偏控制系统。龙门吊自动纠偏控制系统是基于PLC与编码器为开发平台的一种自动纠偏应用程序。这个系统不但有很高的使用价值，而且还能快速准确的纠正龙门吊起重机所产生的偏差。这样既保证了运输过程中的安全，又减少管理方面的负担、人为的失误和财力的损失，极大地提高运输的质量。本文主要以集装箱龙门吊起重机为例子，主要介绍它的三大机构，特点等。并以最优的方式方法设计大车纠偏系统。摘 要 2
目 录
第一章 绪论 1
1.1设计背景 1
1.2开发环境 1
1.3本课题研究的内容和要求 1
1.3.1系统设计目标 1
1.3.2系统实现的方法 1
1.4 国内外的研究状况 2
第二章 硬件介绍 3
2.1 集装箱龙门吊起重机 3
2.1.1轨道式集装箱龙门吊起重机的分类 3
2.1.2龙门吊起重机的三大重要机构 3
2.1.3集装箱龙门吊起重机的软件系统 5
2.2 PLC的介绍 7
2.2.1 S7_300 PLC的特点 7
2.2.2 PLC的基本组成 9
2.2.3 PLC的工作原理 11
2.3 编码器的选型和相关参数介绍 12
第三章 软件系统的设计 14
3.1 龙门吊自动纠偏控制系统的原理 14
3.2自动纠偏控制系统的设计 14
3.2.1 MM420变频器的PROFIBUS网络控制 14
3.2.2 实现电机的正反转以及速度控制 22
3.3 主程序的编辑 24
3.3.1仿真调试 27
第四章 系统设计总结 29
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1设计背景
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
改革开放以来，随着中国经济的快速发展，龙门吊起重机在各类的运输行业中都起着重要的作用。各种运输都在向着机械化发展。但是，由于众多因素的影响，在实际的使用中会产生偏差，所以在很多小型的运输企业，钢材厂等需要用到龙门吊的行业却依然采用叉车，甚至是最为古老的人工装卸，运输。随着运输行业不断地扩张规模，运输的货物量也指数级地增长，面对如此巨额的运输量，这个传统的运输方式几乎是不可能实现的，尤其是一些大型的货物，比如：集装箱，大体积、大重量的钢材，港口汽车的运输等。这时，用龙门吊起重机就变的不可或缺，我们需要突出机械化的优势来提高工作的效率。于此同时，龙门吊的自动纠偏控制就变的十分重要了。所以为了更好的保证运输的安全与效率，龙门吊的自动纠偏控制系统设计迫在眉睫。
1.2开发环境
本系统的开发与运行环境如下：
开发环境：Windows 10(旗舰版）
运行环境：Windows 10(旗舰版）
1.3本课题研究的内容和要求
1.3.1系统设计目标
(1）纠正大车轨道高低和平行的偏差；
(2）纠正行走轮直径的偏差；
(3）纠正电击运转的偏差；
(4）解决两侧门腿因为电机转速不同而产生的速度不一致的问题。
1.3.2系统实现的方法
大车纠偏系统
借助增量编码器传送过来的脉冲信号，来精准的算出两个轮子的行程，用这两个轮子行走的路程的误差来控制模拟量的输出电压，紧跟着把所得到的输出电压输入到变频器当中去，完成速度的调节，来达到两个轮胎速度一致的效果，通过触摸屏来监测两边轮胎的行程。
纠偏的行程差，是一个轮子行走的路程减去另一个轮子行走的路程得出一个数值，这个数值就叫行程差。通常来说，行程差要控制在大车行驶路程的1‰以内，当行程差小于1‰的时候，为了系统的稳定性不用纠偏，当误差在1‰到3‰的时候，两个轮胎运行已经不在一条直线上了，超出误差的允许范围，需要进行纠偏，在2‰到3‰时，就会发出警告，当超过3‰说明大车已经严重偏移了，会发出报警信号，需要停下及时进行人工纠偏。如图11是系统的功能模块设计图:
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图11 系统功能模块设计图
其中，系统模块包含了软件模块和硬件模块，它是控制起重机的主要模块。我们可以对软件系统的编程来完成不同工作要求下的起重机的应用。输入模块，信息录入的模块。所有对大车纠偏系统的指令都得从这里经过，录入系统模块。采集系统，就是为了采集外部消息，有多个传感器组成，并且反馈给主系统。显示模块，由显示器组成，能清晰明了的看到系统的运行状态，是否发生偏移等。
1.4 国内外的研究状况
纵观全国的龙门起重机，由于各种各样的工作环境，在实际运行的过程中，大车的行走轮可能会打滑，发生偏移，并且电机的转速也会不同。对于有些重要产业来讲，起重机的精度十分的重要。而有些起重机并不能达到这些产业的精度要求。而这些偏差，也往往影响着这些产业的生产效率。所以解决龙门起重机的偏差问题，已经不能再拖延下去了。
其中Chen cheng（2014）在文献中阐述了国内龙门起重机的大致发展情况，指出由于生产发展提出的新要求，龙门起重机的的种类，形式，也需要相应的发展和创新，性能参数也需要不断变化和完善。
Richard bryant （2006）等人在文献中阐述了龙门起重机纠偏的重要性，并且指出，起重机的纠偏对生产效率，和人员安全都是非常关键的一个环节。提到了基于PLC的纠偏方法，并且提出纠偏已经刻不容缓了。
第二章 硬件介绍
2.1 集装箱龙门吊起重机
在我国轨道式集装箱龙门吊起重机已经得到了广泛的运用了，它较早的运用在我国的铁路运输系统方面，而在一些港口应用门式起重机则是近十几年来的。而随着国际石油价格的不断上涨，许多的港口都使用了轮胎式的起重机，抛弃了龙门吊起重机。可是和其他起重机相比龙门吊起重机有着很多的优点。
目 录
第一章 绪论 1
1.1设计背景 1
1.2开发环境 1
1.3本课题研究的内容和要求 1
1.3.1系统设计目标 1
1.3.2系统实现的方法 1
1.4 国内外的研究状况 2
第二章 硬件介绍 3
2.1 集装箱龙门吊起重机 3
2.1.1轨道式集装箱龙门吊起重机的分类 3
2.1.2龙门吊起重机的三大重要机构 3
2.1.3集装箱龙门吊起重机的软件系统 5
2.2 PLC的介绍 7
2.2.1 S7_300 PLC的特点 7
2.2.2 PLC的基本组成 9
2.2.3 PLC的工作原理 11
2.3 编码器的选型和相关参数介绍 12
第三章 软件系统的设计 14
3.1 龙门吊自动纠偏控制系统的原理 14
3.2自动纠偏控制系统的设计 14
3.2.1 MM420变频器的PROFIBUS网络控制 14
3.2.2 实现电机的正反转以及速度控制 22
3.3 主程序的编辑 24
3.3.1仿真调试 27
第四章 系统设计总结 29
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1设计背景
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
改革开放以来，随着中国经济的快速发展，龙门吊起重机在各类的运输行业中都起着重要的作用。各种运输都在向着机械化发展。但是，由于众多因素的影响，在实际的使用中会产生偏差，所以在很多小型的运输企业，钢材厂等需要用到龙门吊的行业却依然采用叉车，甚至是最为古老的人工装卸，运输。随着运输行业不断地扩张规模，运输的货物量也指数级地增长，面对如此巨额的运输量，这个传统的运输方式几乎是不可能实现的，尤其是一些大型的货物，比如：集装箱，大体积、大重量的钢材，港口汽车的运输等。这时，用龙门吊起重机就变的不可或缺，我们需要突出机械化的优势来提高工作的效率。于此同时，龙门吊的自动纠偏控制就变的十分重要了。所以为了更好的保证运输的安全与效率，龙门吊的自动纠偏控制系统设计迫在眉睫。
1.2开发环境
本系统的开发与运行环境如下：
开发环境：Windows 10(旗舰版）
运行环境：Windows 10(旗舰版）
1.3本课题研究的内容和要求
1.3.1系统设计目标
(1）纠正大车轨道高低和平行的偏差；
(2）纠正行走轮直径的偏差；
(3）纠正电击运转的偏差；
(4）解决两侧门腿因为电机转速不同而产生的速度不一致的问题。
1.3.2系统实现的方法
大车纠偏系统
借助增量编码器传送过来的脉冲信号，来精准的算出两个轮子的行程，用这两个轮子行走的路程的误差来控制模拟量的输出电压，紧跟着把所得到的输出电压输入到变频器当中去，完成速度的调节，来达到两个轮胎速度一致的效果，通过触摸屏来监测两边轮胎的行程。
纠偏的行程差，是一个轮子行走的路程减去另一个轮子行走的路程得出一个数值，这个数值就叫行程差。通常来说，行程差要控制在大车行驶路程的1‰以内，当行程差小于1‰的时候，为了系统的稳定性不用纠偏，当误差在1‰到3‰的时候，两个轮胎运行已经不在一条直线上了，超出误差的允许范围，需要进行纠偏，在2‰到3‰时，就会发出警告，当超过3‰说明大车已经严重偏移了，会发出报警信号，需要停下及时进行人工纠偏。如图11是系统的功能模块设计图:
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图11 系统功能模块设计图
其中，系统模块包含了软件模块和硬件模块，它是控制起重机的主要模块。我们可以对软件系统的编程来完成不同工作要求下的起重机的应用。输入模块，信息录入的模块。所有对大车纠偏系统的指令都得从这里经过，录入系统模块。采集系统，就是为了采集外部消息，有多个传感器组成，并且反馈给主系统。显示模块，由显示器组成，能清晰明了的看到系统的运行状态，是否发生偏移等。
1.4 国内外的研究状况
纵观全国的龙门起重机，由于各种各样的工作环境，在实际运行的过程中，大车的行走轮可能会打滑，发生偏移，并且电机的转速也会不同。对于有些重要产业来讲，起重机的精度十分的重要。而有些起重机并不能达到这些产业的精度要求。而这些偏差，也往往影响着这些产业的生产效率。所以解决龙门起重机的偏差问题，已经不能再拖延下去了。
其中Chen cheng（2014）在文献中阐述了国内龙门起重机的大致发展情况，指出由于生产发展提出的新要求，龙门起重机的的种类，形式，也需要相应的发展和创新，性能参数也需要不断变化和完善。
Richard bryant （2006）等人在文献中阐述了龙门起重机纠偏的重要性，并且指出，起重机的纠偏对生产效率，和人员安全都是非常关键的一个环节。提到了基于PLC的纠偏方法，并且提出纠偏已经刻不容缓了。
第二章 硬件介绍
2.1 集装箱龙门吊起重机
在我国轨道式集装箱龙门吊起重机已经得到了广泛的运用了，它较早的运用在我国的铁路运输系统方面，而在一些港口应用门式起重机则是近十几年来的。而随着国际石油价格的不断上涨，许多的港口都使用了轮胎式的起重机，抛弃了龙门吊起重机。可是和其他起重机相比龙门吊起重机有着很多的优点。
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