电葫芦控制系统设计

电葫芦控制系统设计

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目录

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电动葫芦的结构 ........................................................................................... 1 电动葫芦的控制 ........................................................................................... 1 PLC控制系统电路设计 .............................................................................. 3 控制程序设计 ............................................................................................... 5 PLC控制系统联机调试 .............................................................................. 6 电路安装 ....................................................................................................... 7

附图1 ................................................................................................................. 10 附图2 ................................................................................................................. 11 附图3 ................................................................................................................. 12 附图4 ................................................................................................................. 13

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1设计内容 用途意义

1 电动葫芦的结构

电动葫芦，又名电动提升机，它是工厂、矿山、码头、仓库、贷场、商店等常用的起重设备之一，也是改善劳动条件和提高劳动生产率的必备机械。电动葫芦的起重量一殷为0．1—80t，起升高度为3—30m，具有重量轻、体积小、结构紧凑、品种规格多、运行平稳、操作简单、使用方便等特点。电动葫芦的执行机构主要由提升机构和水平移动装置组成，其外形结构如图2—1所示。提升机构由锥形电动机M1、减速箱、钢丝卷筒等组成。提升电动机M1通过减速箱拖动钢丝卷简，电动机正转或者反转，拖动卷筒，可以使吊征钢丝绳上的吊钩上升或下降，实现提升或下放对象。水平移动装置由电动机M2、减速箱、导轮、工字梁等组成。水平移动电动机M2经过圆柱型减速箱拖动导轮，Nn正转或者反转，借助导轮，电动葫芦可以在工字梁上来回移动，用机械撞块限制前后两个方向的移动行程。

图1 电动葫芦外形图

2 电动葫芦的控制

电动荡芦的电气控制电路如图2所示，主要有上升、下降、向前和向后4个方向的运动控制。

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（1）提升和下放控制

要提升对象时，按下按钮SBl，KMI吸合，KMl主触点闭合，电磁制动器YB得电松闸，让提升电动机M1转动，将对象提升。若松开SBl，则KM1断电释放，KM1常开触点都断开，YB失电，依靠弹簧的推力使制动器抱间，使电动机M1和卷筒不能再转动。 要下放对象时，将SB2按下，KM2得电吸合，其主触点闭合，YB得电松闸，电动机MI反转下放物件。若松开SB2，KM2断电释放，主触点断开，YB失电抱闹。

SQl为上限位开关，当提升到极限位置时，会将SQl压下，其触点SQl(3—4)断开，KM1失电．电磁制动器YB抱闸，电动机M1停转。 （2）水平移动拄制

M2为水平移动电动机，用来水平移动搬运货物，由KM3、KM4进行正、反转控制，控制电路中设有限位保护开关SQ2、SQ3，防止电动荡芦移动时超出行程而造成危险。

按下SB3，KM3得电吸合，电动机M2正转，电动葫芦沿工字梁向前作水平移动，松开SB3，KM3释放，电动机M2停转，电动葫芦停止移动。

按下SB4，KM4得电吸合，电动机M2反转，电动葫芦向后作水平移动；松开SB4，KM4释放，电动机M2停止，电动葫芦停止移动。

升降电机及制动电源短路保护上升下降向前向后水平移动电机短路保护上升下降向前向后吊钩升降控制吊钩平移控制1111111111111111111111M1MFGCATYBM2FAMILYFAMILY11吊钩PE吊钩向下吊钩前进吊钩后退向上图2电葫芦控制原理图

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3 PLC控制系统电路设计

（1）主电路设计

电动葫芦PLc控制系统的主电路和图2所示电路中的主电路部分完全相同，各个元器件的作用也完全一样，不再赘述。 （2）控制电路设计

在PLC控制电路中，有4个操作按钮需要4个输入点，有3个行程开关需要3个输入点，有4个接触器线圈需要4个输出点，这样共需要7个输入点和4个输出点，同时考虑留有适当的余量，于是选择PLC的型号为S7—CPU222(8个输入点／6个输出点)。根据控制要求，设计的电动葫芦PLC控制系统的控制电路如图3所示。

吊钩向上吊钩向下吊钩前进吊钩后退

图3PLC控制系统图

（3）元器件清单

根据MD13—18型电动葫芦的控制要求，来选择元器件清单。该电动

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葫芦的起重量为3t，起升高度为18m，起升速度为8m/0.8min，运行速度为20m/min，起重电机为ZDl32—4(三相380V电压、额定功率4．5kw、额定转速1380r／min、额定电流11A)，运行电动机为ZDYll2—4(三相380v电压、额定功率0.4kW、额定转速1380r／min、额定电流1．25A)。

按照前面介绍的方法，确定其他元器件规格如表1所示。

表1电葫芦PLC控制系统的元器件清单

元件名称 可编程控制器 隔离开关 熔断器 接触器 接触器 接触器 接触器 电磁制动器 电动机 符号 PLC 型号规格 S7-CPU222 AC/DC/继电器 数量 1 功能 系统控制 QS FU1 KM1 KM2 KM3 KM4 YB M1 HZ15-25/3 RL1-60/30 CJ20-16/380V CJ20-16/380V CJ20-10/380V CJ20-10/380V FDB制动器 ZD132-4（额定功率4.5kW） 1 3 1 1 1 1 1 1 线路主电源控制 主线路短路保护 提升控制 下放控制 向前水平移动控制 向后水平移动控制 升降运动抱闸制动 升降电动机 电动机 M2 ZDY112-4（额定功率0.4kW） 1 水平移动电动机 熔断器 低压断路器 隔离变压器 FU2 QF1 TI RL1-15/4 DZ5-20/230-3A 380V/220V，功率500W 2 1 1 控制电路短路保护 PLC电源开关 PLC供电电源 按钮 按钮 按钮 按钮 位置开关 位置开关 位置开关

SB1 SB2 SB3 SB4 SQ1 SQ2 SQ3 LA19-11（绿） LA19-11（黄） LA19-11（黑） LA19-11（白） LX2-131 LX2-131 LX2-131 4

1 1 1 1 1 1 1 提升控制 下放控制 向前水平移动控制 向后水平移动控制 上限位 前限位 后限位 直流继电器 JT3-31/1 4 继电器隔离板 4 控制程序设计

货物的提升和下放、水平移动控制均使用点动方式．无需停止按钮。在程序设计中要重点考虑系统工作的可靠性和安全性。 （1）提升和下放拉制程序设计

点动提升物体控制过程分析：按下按钮SB1，KMl主触点闭合，提升电动机Ml转动，将对象提升，将SB1松开，KMl主触点断开，使电动机M1失电，电磁制动器YB失电抱间，使卷筒不能再转动。当物体提升到极限位置时，将SQl压下，使KM1和YB均失电，电动机M1停止运转。

点动下放物体控制过程分析：要下放对象时，按下SB2，KM2得电吸合，其主触点闭合，YB得电松间，电动机M1反转下放物件，松开SB2，KM2断电释放，KM2主触点断开，YB失电抱间。

根据点动提升／下放物体的控制要求分析的控制程序 （2）水平移动控制程序设计

结合安全联锁，设计的点动提升和下放物体 点动向前水平移动控制过程分析：按下向前按钮SB3，删得电吸合，电动机M2正转，电动葫芦沿工字梁向前作水平移动，松开SB3，KM3释放，电动机M2停止，电动葫芦停止移动。当电动葫芦向前移动到极限位置时，将SQ2压下，使SQ2的常开触点闭合，迫使电动葫芦停止向前移动。

点动向后水平移动控制过程分析：按下向后按钮SB4以KM4得电吸合，电动机M2反转，电动葫芦向后作水平移动，松开SB4，KM4释放，电动机停止，电动荡芦停止移动。当电动葫芦向后移动到极限位置时，将SQ3压下，使SQ3的常开触点闭合，迫使电动葫芦停止向后移动。

根据上述分析，并结合安全联锁，设计的点动向前和向后移动控制程序

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5 PLC控制系统联机调试

（1）程序模拟调试

1接通PU主机电源，将编辑好的程序下载到PLC主机中。 ○

2将I0.0强制为ON，○观察PLC的Q0.0是否为ON状态，然后将I0．0

的强制ON取消，观察观察PLC的QO．0是否为OFF状态。再强制I0.4为ON，观察Q0.0是否变为OFF状态。如果都正确，取消全部强制。

3将I0.1强制为ON，观察PLC的Q0.1是否为ON状态，然后将I0.1○

的强制ON取消，观察观察PLC的Q0.1是否为OFF状态。

4将I0.2强制为ON，观察PLC的Q0.2是否为ON状态，然后将I0.2○

的强制ON取消，观察观察PLC的Q0.2是否为OFF状态。将I0.2强制为ON，再强制I0.5为ON，观察Q0.2是否变为OFF状态。如果都正确，取消全部强制。

5将I0.3强制为州，观察PLC的Q0.3是否为ON状态，然后将I0．3○

的强制ON取消，观察观察PLC的Q0.3是否为OFF状态。将I0.3强制为ON，再强制I0.6为ON，观察Q0.3是否变为OFF状态。如果都正确，取消全部强制。 （2）系统联机调试

1将装置的总电源开关QS合上，按下主控电源板上的启动按钮。 ○

2合上隔离开关QFl。 ○

3提升操作。按下SBl，KM1吸合，电磁制动器YB吸合(在实验过程○

中，用接触器KM5来模拟)，同时升降电动机M1正转，松开SB2，KM1

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及YB释放，电动机Ml停止。若先按下上限位开关SQl，再按下SB1，电动机M1不能启动，表示电动葫芦已受到限位保护。

4下放操作。按下SB2，KM2吸合，电磁铁YB吸合(在实验过程中，○

用接触器KM5来模拟)，升降电动机M1反转，松开SB2，KM2及YB释放，电动机M1停止。

5平移操作。按下向前按钮SB3，KM3吸合，平移电动机M2正转；○

松开SB3，KM3释放，平移电动机M2停止。按下向后按钮SB4，KM4吸合，平移电动机M2反转；松开SB4，KM4释放，平移电动机M2停止。若先按下向前限位开关SQ2，再按下向前按钮SB3，平移电动机M2不能启动。若先按下向后限位开关SQ3，再按下向后按钮阳SB4，平移电动机M2不能启动。 （3）编写技术文档

技术文档应说明系统的功能、技术指标、操作规范以及使用中应注意的问题。

6 电路安装

（1）装配位置图

考虑到操作与维修方便、使用安全等因素，设计的装配位置图如图4所示

（2）控制柜安装

交流控制电路电源有36v、12w、220V、380V等规格，电路结构简单的可使用220V或380v电源，若电路复杂，故障多发，宜选用低压电源，并经变压器降压来获得。另外，还需要根据照明和指示灯的工作要求，以及电磁线圈的负载性质等进行综合考虑。本控制系统采用380v交流电源。 导线的选择包括导线种类的和导线截面积的选择。导线有单股或多股线，铜芯(导线)截面积一殷可按5A／mm2来沽算。在本设计中，控制电路使用1．5mm2的铜线，主电路使用2—5mm2的铜钱。

安装前的准备工作。在安装控制柜之前，应准备好相关电器、安装工具、导线等材料。安装控制柜所需的工具如表2所示。

工具名称

表2所需工具表

数量 工具名称 7

数量 万用电表 尖嘴钳 剥线钳 1 1 1 十字螺丝刀 一字螺丝刀 自动螺丝抢 1 1 1 (2)系统安装。按照如图4所示的装配位置因安装控制电器。为了安装的方便，可以先对控制电路进行配线，控制电路配线完成后，仔细检查线路连接是否正确，检查无误后再对主电路进行配线，主电路配线完后，同样需仔细检查线路连接是否正确。

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附图1

升降电机及制动水平移动电机吊钩升降控制吊钩平移控制电源短路保护短路保护上升下降向前向后上升下降向前向后111111111111111111111111MFGM1CATYBM2FAMILYFAMILY吊吊吊吊钩钩钩钩PE向向前后上下进退电葫芦控制原理图制 图制图日期审 核图 号

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附图2

继电器隔离板吊钩向上吊钩向下吊钩前进吊钩后退电葫芦控制原理图制 图审 核制图日期图 号

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附图3

继电器隔离板YBMFGCATM2PEPLC控制系统接线图制 图审 核制图日期图 号

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附图4

电葫芦控制系统布置图制 图审 核制图日期图 号

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/10x3.html