千斤頂三維設(shè)計論文及橋式起重機plc控制改造設(shè)計

摘要機械設(shè)計在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著重要的作用，機械工業(yè)擔負著為國民經(jīng)濟部門提供各種性能先進，價格低廉，使用安全可靠，造型美觀的技術(shù)裝備的任務，在國家現(xiàn)代化建設(shè)中舉足輕重。機械產(chǎn)品的市場競爭能力主要取決于產(chǎn)品的質(zhì)量，而產(chǎn)品的質(zhì)量又取決于產(chǎn)品的設(shè)計。千斤頂是一種起重高度小(小于1ｍ)的最簡單的起重設(shè)備。主要用于廠礦、交通運輸?shù)炔块T作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。其結(jié)構(gòu)輕巧堅固、靈活可靠，一人即可攜帶和操作。千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托爪在小行程內(nèi)頂升重物的輕小起重設(shè)備。本次設(shè)計既是產(chǎn)品開發(fā)周期中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有貫穿于產(chǎn)品開發(fā)過程的始終。設(shè)計決定了實現(xiàn)產(chǎn)品功能和目標的方案，結(jié)構(gòu)和選材。制造方法以及產(chǎn)品運行，使用和維修方法。設(shè)計不合理會導致產(chǎn)品功能不完善，成本提高或可靠性，安全性不好。產(chǎn)品設(shè)計上的缺陷造成的先天不足，難以采取制造和使用措施加以彌補。少數(shù)情況下，即有可能，損失也大。嚴重的設(shè)計不合理甚至會造成的產(chǎn)品不能用或產(chǎn)品制造不出來，導致產(chǎn)品開發(fā)失敗?，F(xiàn)代機械產(chǎn)品的要求不對傳統(tǒng)機械產(chǎn)品高的多，因而在產(chǎn)品開發(fā)和改進過程中只有全面深入地運用現(xiàn)代設(shè)計理論，方法和技術(shù)才能滿足社會對現(xiàn)代機械產(chǎn)品愈來愈苛刻的要求，提高其市場競爭能力。關(guān)鍵詞：千斤頂，可靠，先進1起重機械的概述起重機械是一種以間歇作業(yè)方式對物料進行起升，下降和水平移動的搬運機械。起重機械的作業(yè)通常帶有重復循環(huán)的性質(zhì)。一個完整的作業(yè)循環(huán)一般包括取物、起升、平移、下降、卸載，然后返回原處等環(huán)節(jié)。經(jīng)常起動、制動、正向和反向運動是起重機械的基本特點。起重機械廣泛用于交通運輸業(yè)、建筑業(yè)、商業(yè)和農(nóng)業(yè)等國民經(jīng)濟各部門及人們?nèi)粘Ｉ钪?。起重機械由運動機械、承載機構(gòu)、動力源和控制設(shè)備以及安全裝備、信號指示裝備等組成。起重機的驅(qū)動多為電力，也可用內(nèi)燃機，人力驅(qū)動只用于輕小型起重設(shè)備或特殊需要的場合。起重機械按結(jié)構(gòu)特征和使用場合分為：輕小型起重設(shè)備、橋架型起重機、纜索型起重機、臂架型起重機、堆垛起重機、升降機械。然而，千斤頂又屬于起重機械的一種。千斤頂是一種起重高度小(小于1ｍ)的最簡單的起重設(shè)備。它有機械式和液壓式兩種。機械式千斤頂又有齒條式與螺旋式兩種。千斤頂按工作原理分為：螺旋千斤頂、齒條千斤頂、油壓千斤頂。

2螺旋傳動的設(shè)計和計算2.1螺旋傳動的類型和應用螺旋傳動是利用螺桿（絲杠）和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動和動力。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)動均勻、準確、平穩(wěn)、易于自鎖等優(yōu)點，在工業(yè)中獲得了廣泛應用。按照用途不同，螺旋傳動分為傳力螺旋、傳導螺旋和調(diào)整螺旋三種類型。傳力螺旋以傳遞動力為主，要求以較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向推力，一般為間歇性工作，工作速度較低，通常要求具有自鎖能力，圖1.1的螺旋千斤頂及圖1.2的螺旋壓力機均為傳力螺旋。傳導螺旋以傳遞運動為主，這類螺旋常在較長的時間內(nèi)連續(xù)工作且工作速度較高，傳動精度要求較高，如圖1.3所示的機床進給機構(gòu)的螺旋。調(diào)整螺旋用于調(diào)整并固定零件間的相對位置，一般在空載下工作，要求能自鎖，如帶傳動張緊裝置、機床卡盤、軋鋼機軋滾下壓螺旋等。圖1.1螺旋千斤頂圖1.2螺旋壓力機圖1.3傳導螺旋按照螺旋副摩擦性質(zhì)的不同，螺旋傳動又可分為滑動摩擦螺旋傳動（簡稱滑動螺旋）、滾動摩擦螺旋傳動（簡稱滾動螺旋）和靜壓滑動螺旋傳動（簡稱靜壓螺旋）?；瑒勇菪齻鲃討幂^廣，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低；易于實現(xiàn)自鎖；運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。缺點在于當?shù)退倩蜻M行運動微調(diào)時可能出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；摩擦阻力大，傳動效率低（一般為30%~50%）；螺紋間有側(cè)向間隙，反向時有空行程；磨損較大。廣泛應用于機床的進給、分度、定位等機構(gòu)，如壓力機、千斤頂?shù)膫髁β菪?。滾動螺旋也稱滾珠絲杠，其特點是摩擦阻力小，傳動效率高（90%以上）；運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，低速時不爬行，啟動時無抖動；螺旋副經(jīng)調(diào)整和預緊可實現(xiàn)高精度定位精度和重復定位精度；傳動具有可逆性，如果運用于禁止逆轉(zhuǎn)的場合，需要加設(shè)防逆轉(zhuǎn)機構(gòu)；不易摩擦，使用壽命長。缺點為結(jié)構(gòu)復雜，制造困難；抗沖擊能力差。應用于精密和數(shù)控機床、測試機械、儀器的傳動和調(diào)整螺旋，車輛、飛機上的傳動螺旋。滾動螺旋傳動特點：傳動效率高，傳動精度高，起動阻力矩小，傳動靈活平穩(wěn)，工作壽命長。滾動螺旋傳動應用于機床、汽車、拖拉機、航空軍工等制造業(yè)。滾動螺旋傳動按滾珠循環(huán)方式分為：內(nèi)循環(huán)：滾珠始終和螺桿接觸，兩個封閉循環(huán)回路有兩個反向器，三個封閉循環(huán)回路有三個反向器。特點：流動性好，效率高，經(jīng)向尺寸小。外循環(huán)：分離，工藝性好，分為螺旋式，插管式，擋珠式靜壓螺旋傳動螺桿與螺母被油膜隔開，不直接接觸。具有摩擦阻力小，傳動效率高（達99%）；螺母的結(jié)構(gòu)復雜；運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象；傳動具有可逆性（不需要時應加設(shè)防逆轉(zhuǎn)機構(gòu)）；反向時無空行程，定位精度高，軸向剛力大；磨損小，壽命長等優(yōu)點。其缺點為結(jié)構(gòu)復雜，制造較難，需要一套壓力穩(wěn)定，供油系統(tǒng)要求高。應用于精密機床的進給、分度機構(gòu)的傳動螺旋。2.2螺旋傳動的運動關(guān)系在螺旋傳動中，結(jié)構(gòu)最簡單應用最廣泛的是滑動螺旋，本節(jié)主要介紹這種螺旋傳動的設(shè)計?；瑒勇菪惫ぷ鲿r，主要承受轉(zhuǎn)矩和軸向拉力（或壓力）的作用，由于螺桿和螺母的旋合螺紋間存在著較大的相對滑動，因此，其主要失效形式是螺紋牙破損?；瑒勇菪幕境叽缤ǔ８鶕?jù)耐磨條件確定。對于傳力螺旋還應校核螺桿危險截面的強度；對于青銅或鑄鐵螺母以及承受重載的調(diào)整螺旋應校核其自鎖性；對于精度傳動螺旋應該校核螺桿的剛度；對于受壓螺桿，當其長徑比很大時，應校核其穩(wěn)定性；對于高速長螺桿，應校核其臨界轉(zhuǎn)速；要求自鎖時，多采用單線螺紋，要求高效時，多采用多線螺紋。1.一般螺旋機構(gòu)一般螺旋機構(gòu)當螺桿轉(zhuǎn)Ψ角（rad）時，螺母軸向移動的位移L（mm）為L=SΨ/2π式1式中，S為螺旋線導程（mm）。如螺桿的轉(zhuǎn)速為ｎ（ｒ／ｍｉｎ），則螺母移動速度ｖ﹝ｍｍ／ｓ﹞為ｖ＝Ｓｎ／６０式22.差動螺旋機構(gòu)與復式螺旋機構(gòu)圖1.4差動螺旋機構(gòu)圖1.4中的螺旋機構(gòu)中，螺桿1上有A、B兩段螺旋，A段螺旋導程為SA（ｍｍ），B段螺旋導程為SB（ｍｍ），兩者旋向相同，則當螺桿轉(zhuǎn)Ψ角（ｒａｄ）時，螺母軸向移動的位移L（ｍｍ）為L=（SA-SB）Ψ/2π式3如螺桿的轉(zhuǎn)速為ｎ（ｒ／ｍｉｎ），則螺母移動速度ｖ﹝ｍｍ／ｓ﹞為L=（SA-SB）ｎ／６０式4由式（1-4）可知：當A、B兩螺旋的導程SA、SB接近時，螺母可得到微小位移，這種螺旋機構(gòu)稱為差動螺旋機構(gòu)（又稱微動螺旋機構(gòu)），常用于分度機構(gòu)、測微機構(gòu)等。如兩螺旋的旋向相反，螺母軸向移動的位移L為L=（SA-SB）Ψ/2π式5移動速度為ｖ＝（SA-SB）ｎ／６０式6這種螺旋機構(gòu)稱為復式螺旋機構(gòu)，適合于快速靠近或離開的場合，如圖1.5所示的車鉤快速合攏或分開裝置。2.3滑動螺旋傳動的設(shè)計滑動螺旋傳動工作時，螺桿和螺母主要承受轉(zhuǎn)矩和軸向載荷（拉力或壓力）的作用，同時在螺桿和螺母的旋合螺紋間有較大的相對滑動?；瑒勇菪齻鲃拥闹饕问绞锹菁y磨損。因此，通常根據(jù)螺旋副的耐磨性條件，計算螺桿中徑及螺母高度，并參照螺紋標準確定螺旋的主要參數(shù)和尺寸，然后再個、對可能發(fā)生的其他失效逐一進行校核。2.4滑動螺旋的結(jié)構(gòu)及材料1.滑動螺旋的結(jié)構(gòu)滑動螺旋的結(jié)構(gòu)包括螺桿、螺母的結(jié)構(gòu)形式及其固定和支承結(jié)構(gòu)形式。螺旋傳動的工作剛度與精度等和支承結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，當螺桿短而粗且垂直布置時，如起重及加壓裝置的傳力螺旋，可以采用螺母本身作為支承的結(jié)構(gòu)。當螺桿細長且水平布置時，如機床的傳導螺旋（絲杠）等，應在螺桿兩端或中間附加支承，以提高螺桿工作剛度。螺母結(jié)構(gòu)有整體螺母、組合螺母和剖分螺母等形式。整體螺母結(jié)構(gòu)簡單，但由磨損而產(chǎn)生的軸向間隙不能補償，只適合在精度要求較低的場合中使用。對于經(jīng)常雙向傳動的傳導螺旋，為了消除軸向間隙并補償旋合螺紋的磨損，通常采用組合螺母或剖分螺母結(jié)構(gòu)。圖1.6為組合螺母的一種結(jié)構(gòu)形式，利用螺釘2可使斜塊3將其兩側(cè)的螺母擠緊，減小螺紋副的間隙，提高傳動精度。傳動用螺桿的螺紋一般采用右旋結(jié)構(gòu)，只有在特殊情況下采用左旋螺紋。2.螺桿與螺母常用材料螺桿和螺母材料應具有較高的耐磨性、足夠的強度和良好的工藝性。螺桿與螺母常用材料見表1.2。表1.2螺桿與螺母常用材料螺紋副材料應用場合螺桿Q235Q2754550輕載、低速傳動。材料不熱處理40Gr65Mn20GrMnTi重載、較高速。材料需經(jīng)熱處理，以提高耐磨性9Mn2VGrWMn38GrMoAl精密傳導螺旋傳動。材料需經(jīng)熱處理螺母ZcuSn10P1ZcuSn5Pb5Zn5一般傳動ZcuAL10Fe3ZcuZn25AL6Fe3Mn重載、低速傳動。尺寸較小或輕載高速傳動，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內(nèi)空澆鑄巴士合金或青銅2.5耐磨性計算耐磨性計算尚無完善的計算方法，目前是通過限制螺紋副接觸面上的壓強ｐ作為計算條件，其校核公式為ｐ＝F/Ａ＝F/лd2hz=FP/πd2hH≤[p]式7式中，F(xiàn)為軸向工作載荷（N）；A為螺紋工作表面投影到垂直于軸向力的平面上的面積（mm2）；d2為螺紋中徑(mm)；P為螺距(mm)；h為螺紋工作高度(mm)，矩形與梯形螺紋的工作高度h=0.5P,鋸齒形螺紋高度h=0.75P;z=H/P為螺紋工作圈數(shù)，H為螺紋高度(mm)，[p]為許用壓強(MPa)，見表1.7表1.7滑動螺旋傳動的許用壓強[p]螺紋副材料滑動副速度/(m·min-1)許用壓強/MPa鋼對青銅低速<3.06~12>1518~2511~187~101~2鋼-耐磨鑄鐵6~126~8鋼-灰鑄鐵<2.46~1213~184~7鋼-鋼低速7.5~13淬火鋼-青銅6~1210~13注：?<2.5或人力驅(qū)動時，[p]可提高20%；螺母為剖分式時，[p]應降低15%-20%。為便于推導設(shè)計公式，令?=H/d2，代入式（1-6）整理后得螺紋中徑的設(shè)計公式為d2≥式8對矩形、梯形螺紋，h=0.5P，則d2≥0式9對鋸齒形螺紋，h=0.75P，則d2≥0.65式10?值根據(jù)螺母的結(jié)構(gòu)選取。對于整體式螺母，磨損后間隙不能調(diào)整，通常用于輕載或精度要求低的場合，為使受力分布均勻，螺紋工作圈數(shù)不宜過多，宜取?=1.2～2.5；對于剖分式螺母或螺母兼作支承而受力較大，可取?=2.5～3.5；傳動精度高或要求壽命長時，允許?=4。根據(jù)公式計算出螺紋中徑d2后，按國家標準選取螺紋的公稱直徑d和螺距P。由于旋合各圈螺紋牙受力不均，故z不宜大于10。2.6螺母螺紋牙的強度計算螺紋牙多發(fā)生剪切與彎曲破壞。由于一般情況下螺母材料的強度比螺桿低，因此只需校核螺母螺紋牙的強度。假設(shè)載荷集中作用在螺紋中徑上，可將螺母螺紋牙視為大徑D處展開的懸臂梁（圖1.6），螺紋牙根部aa處的彎曲強度校核公式為σb=3Fh/πDb2z≤[σb]式11剪切強度校核公式為 τ=F/zπDb≤[τ]式12式中，F(xiàn)、h、z同式（1-6）；D為螺母螺紋的大徑(mm)；b為螺母螺紋牙根部寬度(mm)；可由國家標準查得，也可取矩形螺紋b=0.5P，梯形螺紋b=0.65P，鋸齒形螺紋b=0.74P；[σ]、[b]、[τ]分別為螺母螺紋牙的許用彎曲應力和許用切應力(MPa)，見表1.8表1.8滑動螺旋副材料的許用應力項目許用應力/MPa鋼制螺桿[σ]=σS/3~5σS為材料的屈服極限/MPa螺母材料許用彎曲應力[σb]許用切應力[τ]青銅40~6030~40耐磨鑄鐵50~6040鑄鐵45~5540鋼（1.0~1.2）[σ]0.6[σ]注：靜載荷許用應力取大值。若螺桿與螺母的材料相同，由于螺桿螺紋的小徑d1小于螺母螺紋的大徑D，故應校核螺桿螺紋牙的強度，這時公式中的D應改為d1。2.7螺桿強度校核螺桿受軸向力F及轉(zhuǎn)矩T的作用，危險截面上受拉（壓）應力σ和扭轉(zhuǎn)切應力τ。根據(jù)第四強度理論，τ螺桿危險截面的強度校核公式為式13式中，d1為螺桿螺紋的小徑（mm）；[σ]為螺桿材料的許用應力（MPa），見表1.8；T為螺桿所受轉(zhuǎn)矩(N·m)；由式T=Ftan(λ+ρν)。2.8螺桿穩(wěn)定性校核對于長徑比大的受壓螺桿，當軸向力F超過某一臨界載荷FC時，螺桿可能會突然產(chǎn)生側(cè)向彎曲而喪失穩(wěn)定。因此，對細長螺紋應進行穩(wěn)定性校核。螺桿的穩(wěn)定性條件為式14式中，S為穩(wěn)定性安全系數(shù)，對于傳力螺旋取S=3.5～5；對于傳導螺旋取S=2.5～4；對于精密螺桿或水平螺桿取S>4。臨界載荷FC與螺桿的柔度γ及材料有關(guān)，根據(jù)γ=的大小選用不同的公式計算。當γ≥85～90時，根據(jù)歐拉公式計算，即式15式中，F(xiàn)C為臨界載荷（N）；E為螺桿材料的彈性模量（MPa），對于鋼E=2.06×105；I為危險截面的慣性矩（mm4），I=，d1為螺桿螺紋內(nèi)徑(mm)；μ為長度系數(shù)，與螺桿端部結(jié)構(gòu)有關(guān)，見表1.9；L為螺桿最大受力長度(mm)；i為螺桿危險截面的慣性半徑(mm)，I==。表1.9長度系數(shù)μ螺桿端部結(jié)構(gòu)μ兩端固定0.5一端固定，一端不完全固定0.6一端固定，一端自由（如千斤頂）2一端固定，一端鉸支（如壓力機）0.7兩端鉸支（如傳導螺桿）1注：用下列辦法確定螺桿端部的支撐情況：采用滑動支承時：lo為支承長度，do為支承孔直徑，lo/do<1.5鉸支；lo/do=1.5～3不完全固定；lo/do>3固定。采用滾動支承時：只有徑向約束時為鉸支；徑向和軸向都有約束為固定。當γ<85～90時；對σb≥380MPa的碳素鋼（如Q235、Q275）Fc=(304-1.12γ)式16當γ<85～90時，對σb≥470MPa的優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如355、45）Fc=(461-2.57γ)式17當γ<40時，無需進行穩(wěn)定性計算。2.9自鎖性校核對于要求自鎖的螺旋傳動，應校核是否滿足自鎖條件，即式18式中，?ν為螺紋副的當量摩擦系數(shù)，見表1.10表1.10螺旋傳動螺旋副的當量摩擦系數(shù)?ν（定期潤滑）螺旋副材料鋼和青銅鋼和耐磨鑄鐵鋼和鑄鐵鋼和鋼淬火鋼和青銅?ν0.08～0.100.10～0.120.12～0.150.11～0.170.06～0.083千斤頂?shù)墓ぷ髟砗驮O(shè)計3.1千斤頂?shù)母攀銮Ы镯斒且环N起重高度小(小于1ｍ)的最簡單的起重設(shè)備。它有機械式和液壓式兩種。機械式千斤頂又有齒條式與螺旋式兩種，由于起重量小，操作費力，一般只用于機械維修工作，在修橋過程中不適用。液壓式千斤頂結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，有自鎖作用，故使用廣泛。其缺點是起重高度有限，起升速度慢。液壓千斤頂分為通用和專用兩類。專用液壓千斤頂使專用的張拉機具，在制作預應力混凝土構(gòu)件時，對預應力鋼筋施加張力。專用液壓千斤頂多為雙作用式。常用的有穿心式和錐錨式兩種。

穿心式千斤頂適用于張拉鋼筋束或鋼絲束，它主要由張拉缸、頂壓缸、頂壓活塞及彈簧等部分組成。它的特點是：沿拉伸機軸心有一穿心孔道，鋼筋(或鋼絲)穿入后由尾部的工具錨固。千斤頂主要用于廠礦、交通運輸?shù)炔块T作為車輛修理及其它起重、支撐等工作。其結(jié)構(gòu)輕巧堅固、靈活可靠，一人即可攜帶和操作。千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托爪在小行程內(nèi)頂升重物的輕小起重設(shè)備。千斤頂按工作原理分為：(1)螺旋千斤頂：采用螺桿或由螺桿推動的升降套筒作為剛性頂舉件的千斤頂。(2)齒條千斤頂：采用齒條作為剛性頂舉件的千斤頂。(3)油壓千斤頂：采用柱塞或液壓缸作為剛性頂舉件的千斤頂。千斤頂已實施出口產(chǎn)品質(zhì)量許可制度，未取得和質(zhì)量許可證的產(chǎn)品不準出口。3.2千斤頂?shù)姆N類和規(guī)格3.2.1油壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)、用途89S51單片機內(nèi)部總線是單總線結(jié)構(gòu),即數(shù)據(jù)總線和地址總線是公用的.89S51有40條引腳,與其他51系列單片機引腳是兼容的.這40條引腳可分為I/O接口線、電源線、控制線、外接晶體線4部分.89S51單片機為雙列直插式封裝結(jié)構(gòu),如圖3.2所示.油壓千斤頂按其結(jié)構(gòu)、用途分為如下兩種：①立式螺紋連接結(jié)構(gòu)的油壓千斤頂，其代號的表征字母為qyl。②立臥兩用油壓千斤頂，其代號的表征字母為qw。型號表示方法：

第一位為型式代號，qyl、qw。第二位為額定起重量，t。第三位為行程代號，g：表示高行程；d：表示低行程；普通型無表示。油壓千斤頂?shù)幕緟?shù)應符合表3.1中規(guī)定。表3.1油壓千斤頂基本參數(shù)型號額定起重量最低高度h起升高度h1≥調(diào)整高度h2≥活塞直徑泵心直徑起升進程①≥手柄長度公稱壓力手柄②操作力≤活塞桿壓下力≤凈重③tmmmpankgqyl1.61.6158906024

5045034.73302202.2qyl3.23.2195125

30

3255044.4

3.5qyl5g52321608036122262048.25

5.0qyl5d20012522

4.6qyl88236160241670056.686.9qyl1010240451473061.687.3qyl12.512.524550121185062.479.3qyl161625056963.7411.0qyl2020280180－609.5100069.3344515.0qyl323228575671.0023.0qyl505030090477.0833.5qyl7171320110183(快進)1073.2766.0qw100100360200－1404.595063.74350x2785120qw2002004001902.569.23

250q3203204502401.669.33435注：①起升進程為油泵工作10次的活塞上升量。②使用多節(jié)手柄時，手柄操作力不得大于390n。③凈重不包括手柄重量，但包括油的重量。3.2.2螺旋千斤頂?shù)姆N類、規(guī)格螺旋千斤頂按其結(jié)構(gòu)和使用場所分為：①普通型螺旋千斤頂，其代號的表征字母為ql。②普通高型螺旋千斤頂，其代號的表征字母為qlg。③普通低型螺旋千斤頂，其代號的表征字母為qld。④鉤式螺旋千斤頂,其代號的表征字母為qlg。⑤剪式螺旋千斤頂,其代號的表征字母為qlj。⑥自落式螺旋千斤頂,其代號的表征字母為qlz。型號表示方法：ql

第一位ql：螺旋千斤頂?shù)幕緟?shù)應符合表3.2中的規(guī)定。表3.2螺旋千斤頂技術(shù)參數(shù)型號額定起重量gn最低高度h≤起升高度h1≥手柄作用力≤手柄長度≈自重≈

tmmmmnmmkgqlj0.50.51101801201502.5qlj113qlj1.61.62002004.8ql22170180803005ql3.23.22001101005006qld3.23.2160505ql552501301606007.5qld55180657qlg5527013011ql8826014020080010ql101028015025080011qld10102007510qlg1010310130

15ql1616320180400100017qld16162259015qlg161644520019qlg161637018020ql2020325180500100018qlg202044530020ql3232395200650140027qld323232018024(qlg36)36470200710140082ql5050452250510100056qld505033015052(qlz50)5070040014901350109ql100100455200600150086qld161622590400100015第二位為螺旋千斤頂?shù)男褪降谌粸轭~定起重量，t；型式特征代號(普通型無表示)。3.3千斤頂?shù)墓ぷ髟砬Ы镯斢袡C械千斤頂和液壓千斤頂?shù)葞追N，原理各有不同。從原理上來說，液壓傳動所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是說，液體各處的壓強是一致的，這樣，在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以達到一個變換的目的。我們所常見到的液壓千斤頂就是利用了這個原理來達到力的傳遞。螺旋千斤頂是通過往復扳動手柄，拔爪即推動棘輪間隙回轉(zhuǎn)，小傘齒輪帶動大傘齒輪、使舉重螺桿旋轉(zhuǎn)，從而使升降套筒獲得起升或下降，而達到起重拉力的功能，但不如液壓千斤頂簡易。3.4千斤頂?shù)脑O(shè)計設(shè)計螺旋千斤頂，已知軸向載荷F=10000N，起重高度為l=124mm，方案圖3.1所示。圖3.1千斤頂結(jié)構(gòu)圖1.選擇材料由表1.2選材料為45鋼，由手冊查σ=355Mpa；螺母材料為ZCuSn10P1，由表1.3查得[p]=11Mpa；取單頭右旋梯形螺紋，α=30o，β=15o，整體螺母。2.耐磨性計算(1)取Ф=2(2)計算d2d2≥0.8=0.8×=17.06由計算出的d2查手冊確定螺紋的標準值為d=24mm、D=24.5mmd1=18.5mm，D1=19mmd2（D2）=21.5P=5mm(3)計算螺母高HH=Фd2=2×21.5=43mm(4)計算旋合圈數(shù)zz===8.6<10(5)校核螺紋副自鎖性λ=arctan===4.23o由表1.5查得fv=0.01,ρv=arctan0.10=5.71o,λ≤ρv,滿足自鎖條件。1）螺母螺紋牙強度校核由表1.4查得青銅螺母螺紋牙許用彎曲應力[σь]=40～60Mpa、許用剪切應力[τ]=30～40Mpa；梯形螺紋螺紋牙根寬度b=0.65P=0.65×5=3.25mm；梯形螺紋螺紋牙工作高度h=0.5P=0.5×5=2.5mm。(1)彎曲強度校核σь===10.72≤[σь]合格(2)剪切強度校核τ===4.65≤[τ]合格2）螺桿強度校核(1)由表1.4查得螺桿許用應力[σ]===71Mpa(2)螺桿所受轉(zhuǎn)矩T=Ftan(λ+ρν)=10000×tan(4.23o+5.71o)=18955N·mm(3)σca====40.13≤[σ]合格3.螺母外部尺寸計算a)計算D3螺母懸置部分受拉伸和扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用，為計算簡單，將F增大30%，按拉伸強度計算得σ=≤[σ]式中，[σ]為螺母材料的許用拉伸應力，可取[σ]=0.83[σb]，由表1.4取[σb]=50Mpa，因此[σ]=0.83[σb]=41.5Mpa。故D3≥==31.5mm取D3=35mmb)確定D0和a按經(jīng)驗公式D0=（1.3～1.4）D3及a=確定。D0=（1.3～1.4）×35=45.5～49mm取D0=48mma===14.3取a=15mmc)校核凸緣支承表面的擠壓強度，強度條件為σp=≤[σp]合格d)校核凸緣根部彎曲強度σp===7.88Mpa≤[σb]=50Mpa合格e)校核凸緣根部剪切強度，強度條件為τ=≤[τ]式中，螺母材料的許用切應力[τ]=35Mpa故τ==6Mpa≤[τ]合格4.手柄設(shè)計計算拖杯與手柄的結(jié)構(gòu)a)確定手柄長度手柄上的工作轉(zhuǎn)矩為T=FHLH=T1+T2=式中，T1、T2分別為螺紋副摩擦力矩及拖杯與接觸面摩擦力矩（N·mm）；fc=0.15為拖杯與支承面的摩擦系數(shù)；D0為托杯底座與支承面接觸部分外徑（mm），由經(jīng)驗公式D0=（1.6～1.8）d確定，取D0=45mm；d0為托杯底座與支承面接觸部分內(nèi)徑（mm），取d0=18mm,FH為手作用在手柄上的力（N）,如一人連續(xù)工作，手作用力通常取FH=150～200N,取FH=180N；LH為手柄有效長度（mm）。故180LH=得LH=246mm取LH=350mmb)確定手柄直徑dk選手柄材料為45鋼，σS=355MPa,許用彎曲應力=237～178Mpa，取[σb]=200Mpa。手柄的彎曲強度條件為σb=因此，dK≥=147.75mm,dK=20mm。托杯其他部分尺寸為托杯高h=(0.8～1)Do=36～45mm取h=36mm鉸支頭高h1=(1.8～2)dK=36～40mm取h1=36mm5.螺桿穩(wěn)定性校核(1)計算柔度γ=螺桿一端固定，一端自由，長度系數(shù)μ=2；螺桿最大受力長度L由起重高度l、螺母高H、鉸支頭高h1及螺桿軸向預留余量△決定，因L=l+H+h1+△=124+43+36+12=215mm；螺桿危險截面慣性半徑i==4.625mm。γ===92.97(2)計算臨界載荷I===5749.9mm4因為γ=92.97≥85～90，因此FC===63161.13N=6.3≥S=4合格3.5千斤頂?shù)难b配圖根據(jù)千斤頂?shù)妮S測圖和零件圖（圖3.2（a））繪制其裝配圖。圖3.2（a）千斤頂?shù)妮S測圖(1)分析首先要了解千斤頂?shù)墓ぷ髟恚呵Ы镯斒抢寐菪齻鲃觼眄斉e重物的一種起重或頂壓工具，常用于汽車修理及機械安裝中。工作時，重物壓于頂墊之上，將絞杠穿入螺旋桿上部的孔中，旋動絞杠，螺旋桿在螺套中靠螺紋做上、下移動，從而頂起或放下重物。螺套鑲在底座里，用螺釘定位，磨損后便于更換。頂墊套在螺旋桿頂部，其球面形成傳遞承重之配合面，由螺釘鎖定，使頂墊相對螺旋桿旋轉(zhuǎn)而不脫落。由工作原理可知，千斤頂?shù)难b配主干線是螺旋桿，為了清楚的表達千斤頂?shù)膬?nèi)外部裝配結(jié)構(gòu)，應選如圖3.2（b）所示全剖視的工作位置為主視圖。在主視圖上，千斤頂?shù)?個零件所處的位置及裝配關(guān)系、各零件的主要形狀均已表達清楚，只有螺旋桿上與絞杠配合的孔沒有表達充分，故采用拆去絞杠零件，沿螺旋桿上部孔的軸線剖開的A—A斷面圖表達清楚。在千斤頂裝配圖上，應標注螺套與底座的配合尺寸?60H8/j7和外形尺寸?150、300、230.5～278.5。(2)畫圖選定繪圖比例和圖幅后布置視圖，先確定各視圖的位置，畫出主要軸線、中心線及基準線。然后開始畫底圖，按照“先主后次”的原則，沿裝配軸線按裝配關(guān)系依次畫出底座→螺套→螺旋桿→絞杠→頂墊等零件。底圖完成后，檢查加深圖線，還要進行尺寸標注，編注零件序號，填寫明細欄、標題欄等，完成全圖，如下圖3.2（b）所示。圖3.2（c）千斤頂4千斤頂三維實體的繪制4.1千斤頂?shù)娜S零件圖繪制4.1.1繪制三維螺釘步驟先按照設(shè)計尺寸，做好螺釘?shù)钠矫鎴D，利用繪圖里面的面域菜單生成面域，然后做回轉(zhuǎn)體，并利用（差集）做出方塊槽，生成如下：繪制圓柱螺旋線：半徑5，圈高1，高度15.5，如下顯示：在螺釘旁邊繪制牙型截面，按照尺寸繪制等腰梯形并生成面域，顯示如下：利用掃掠對象繪制螺旋體，顯示如下：利用差集對象從圓柱體中查去螺旋體，并刪除螺旋線，顯示如下：螺釘最終生成三維立體圖如下：4.1.2繪制M8螺釘步驟根據(jù)設(shè)計尺寸繪制螺帽，并利用差集對象繪制方塊槽，如下顯示：繪制圓柱體，做倒角，顯示如下：繪制圓柱螺旋線，并作好牙型截面，以基點沿螺旋線掃掠，如下顯示：利用差集和合集做好螺釘實體，顯示如下：4.1.3繪制頂塊的步驟根據(jù)設(shè)計尺寸繪制頂塊品面圖并生成面域，利用影像、旋轉(zhuǎn)實體等命令生成實體，刪除輔助線，完成頂塊的三維繪制，顯示如下：4.1.4繪制擋圈步驟根據(jù)設(shè)計尺寸繪制截面并生成面域，利用旋轉(zhuǎn)命令生成實體，最后刪除輔助線，完成擋圈的三維零件繪制，顯示如下：4.1.5繪制螺桿三維實體步驟根據(jù)設(shè)計尺寸繪制截面，并生成面域，如下顯示：利用旋轉(zhuǎn)命令創(chuàng)建螺旋桿主體，如下顯示：在空間內(nèi)，繪制兩個Φ20X70的圓柱并對齊在相應的位置上，如下顯示：同樣利用插入圖形文件“M8螺釘”對齊后，再利用差集，將兩個圓柱體和螺釘從螺桿主體中差去，刪除輔助線，顯示如下：繪制螺紋線，及牙型截面并生成面域，利用掃掠命令沿螺旋線掃掠，顯示如下：利用差集，將螺旋體從螺桿主體中差去，刪除螺旋線，顯示如下：4.1.6繪制三維螺母實體步驟根據(jù)設(shè)計尺寸繪制截面并生成面域，顯示如下：利用旋轉(zhuǎn)命令創(chuàng)建螺母外輪廓主體，顯示如下：同樣，繪制兩個Φ7X3的盲孔，刪除輔助線，顯示如下：打開螺桿文件，復制螺桿實體零件，黏貼在當前的文件里，并切換相應的圖圖面，對齊，然后將螺桿向上移動16MM（兩倍的螺距），顯示如下：利用差集命令從螺母外輪廓主體中差去螺桿實體，顯示如下：4.1.7繪制底座三維實體步驟根據(jù)設(shè)計尺寸繪制截面并生成面域，顯示如下：利用旋轉(zhuǎn)命令創(chuàng)建底座主體，顯示如下：切換到相應的圖面，在相應的位置繪制M10X106的螺桿，并從底座主體插曲螺桿，刪除輔助線，顯示如下：4.2繪制千斤頂三維裝配圖打開“螺桿”的圖像文件，另存為裝配圖，通過復制、粘貼將其他的零件插入到當前的文檔，顯示如下：一次復制粘貼完之后，如下顯示：通過旋轉(zhuǎn)、移動等將各個零件按照裝配位置關(guān)系調(diào)整方位，按照順序利用基點移動等裝配起來，如下顯示：在菜單欄中選擇三位操作里面的剖切命令，做剖切圖顯示如下：畢業(yè)設(shè)計（論文）畢業(yè)論文題目：橋式起重機PLC控制改造設(shè)計PAGE18目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第1章緒論 11.1過程控制技術(shù)的發(fā)展概述 21.2對起重機控制電路進行PLC改造的意義 31.3本設(shè)計的主要內(nèi)容 4第2章橋式起重機電氣控制 52.1橋式起重機簡介 52.2橋式起重機對電力拖動和電氣控制的要求 72.3起重機電動機的工作狀態(tài)分析 82.4起重機控制原理分析 10第3章起重機PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計 213.1可編程序控制器的功能和特點 213.2PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計基本原則與主要內(nèi)容 223.3PLC硬件的選擇 243.4節(jié)省PLC輸入輸出點數(shù)的方法 273.5PLC的選型設(shè)計 29第4章橋式起重機PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計 394.1PLC控制程序設(shè)計的一般步驟 394.2橋式起重機控制程序的設(shè)計 40第5章橋式起重機PLC控制系統(tǒng)的檢修 495.1橋式起重機常見故障及可能原因 495.220/5T橋式起重機電氣控制線路的常見故障檢修 50參考文獻 53結(jié)束語 54第1章緒論1.1過程控制技術(shù)的發(fā)展概述在現(xiàn)代工業(yè)控制中,過程控制技術(shù)是一歷史較為久遠的分支。在本世紀30年代就已有應用。過程控制技術(shù)發(fā)展至今天,在控制方式上經(jīng)歷了從人工控制到自動控制兩個發(fā)展時期。在自動控制時期內(nèi)，過程控制系統(tǒng)又經(jīng)歷了三個發(fā)展階段,它們是：分散控制階段,集中控制階段和集散控制階段。從過程控制采用的理論與技術(shù)手段來看，可以粗略地把它劃為三個階段：開始到70年代為第一階段，70年代至90年代初為第二階段，90年代初為第三階段開始。其中70年代既是古典控制應用發(fā)展的鼎盛時期，又是現(xiàn)代控制應用發(fā)展的初期，90年代初既是現(xiàn)代控制應用發(fā)展的繁榮時期，又是高級控制發(fā)展的初期。第一階段是初級階段，包括人工控制，以古典控制理論為主要基礎(chǔ)，采用常規(guī)氣動、液動和電動儀表，對生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力和液位進行控制，在諸多控制系統(tǒng)中，以單回路結(jié)構(gòu)、PID策略為主，同時針對不同的對象與要求，創(chuàng)造了一些專門的控制系統(tǒng)，如：使物料按比例配制的比值控制，克服大滯后的Smith預估器，克服干擾的前饋控制和串級控制等等，這階段的主要任務是穩(wěn)定系統(tǒng)，實現(xiàn)定值控制。這與當時生產(chǎn)水平是相適應的。第二階段是發(fā)展階段，以現(xiàn)代控制理論為主要基礎(chǔ)，以微型計算機和高檔儀表為工具，對較復雜的工業(yè)過程進行控制。這階段的建模理論、在線辨識和實時控制已突破前期的形式，繼而涌現(xiàn)了大量的先進控制系統(tǒng)和高級控制策略，如克服對象特性時變和環(huán)境干擾等不確定影響的自適應控制，消除因模型失配而產(chǎn)生不良影響的預測控制等。這階段的主要任務是克服干擾和模型變化，滿足復雜的工藝要求，提高控制質(zhì)量。1975年，世界上第一臺分散控制系統(tǒng)在美國Honeywe公司問世，從而揭開了過程控制嶄新的一頁。分散控制系統(tǒng)也叫集散控制系統(tǒng)，它綜合了計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和顯示技術(shù)，采用多層分級的結(jié)構(gòu)形式,按總體分散、管理集中的原則，完成對工業(yè)過程的操作、監(jiān)視、控制。由于采用了分散的結(jié)構(gòu)和冗余等技術(shù)，使系統(tǒng)的可靠性極高，再加上硬件方面的開放式框架和軟件方面的模塊化形式，使得它組態(tài)、擴展極為方便，還有眾多的控制算法(幾十至上百種)、較好的人—機界面和故障檢測報告功能。經(jīng)過20多年的發(fā)展，它已日臻完善，在眾多的控制系統(tǒng)中，顯示出出類拔萃的風范，因此，可以毫不夸張地說，分散控制系統(tǒng)是過程控制發(fā)展史上的一個里程碑。第三階段是高級階段，目前正在來到。1.2對起重機控制電路進行PLC改造的意義目前，在企業(yè)中運行著的許多生產(chǎn)設(shè)備在控制技術(shù)方面都趨于落后和老化，但并未完成設(shè)備的設(shè)計壽命。特別是設(shè)備主體的工作性能還十分穩(wěn)定和可靠，只是在新技術(shù)的應用上跟不上時代的發(fā)展，運行中的消耗偏高，效率較低，控制性能不夠優(yōu)越。在這種情況下，若只為追求新技術(shù)的應用而提前進行設(shè)備的更新?lián)Q代，將造成極大的浪費，同時增大設(shè)備投資的回收難度，提高企業(yè)的產(chǎn)品成本。本設(shè)計中20/5噸橋式起重機電氣驅(qū)動系統(tǒng)分為主鉤、副鉤、小車、大車四部分。在原傳動控制中，采用轉(zhuǎn)子串接電阻的調(diào)速方式，其設(shè)備存在缺點如下：起重機每天需進行大量的裝卸操作，由于繞線式電機調(diào)速是通過電氣驅(qū)動系統(tǒng)中的主要控制元件——交直流接觸器和斷開電動機上的串接電阻，切換十分頻繁，在電流比較大的狀態(tài)下，容易燒壞觸頭。同時因工作環(huán)境惡劣，轉(zhuǎn)子回路串接的電阻因灰塵、設(shè)備震動等原因經(jīng)常燒壞、斷裂。因而設(shè)備故障率比較高，維修工作量比較大。拖動電動機容量大，啟動時電流對電網(wǎng)沖擊大，而且都是慣性負載，機械沖擊也較大，機械設(shè)備使用壽命短，操作人員的安全系數(shù)較差，設(shè)備運行可靠性低。起重機工作的協(xié)調(diào)性主要靠操作人員的熟練程度。由于由于副鉤、大車、小車凸輪控制器之間沒有固定的聯(lián)系，在起重機工作時操作人員勞動強度比較大，容易疲勞，易產(chǎn)生誤操作。要解決上述問題，最有前途的作法是對現(xiàn)有設(shè)備進行技術(shù)改造，提高舊設(shè)備的新技術(shù)含量。這樣既能有效地發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備主體的工作性能，又能降低成本、提高效率。采用PLC（可編程控制器）來控制橋式起重機的運行，可以充分體現(xiàn)出PLC所具有的功能強，可靠性高、編程簡單、使用方便、體積小巧等優(yōu)點。起重機采用PLC控制，還能解決傳統(tǒng)控制方式下在操作方面的許多麻煩，包括開閉電機和起升電機在抓斗剛裝料閉合起升時難以同步等問題。同時，通過采用PLC控制可以減輕工人的勞動強度，提高抓斗橋式起重機的工作性能。因此，PLC在該方面的應用具有重要的實用意義和推廣價值。1.3本設(shè)計的主要內(nèi)容1)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計方法2)繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計的一般要求3)橋式起重機電路的設(shè)計4)橋式起重機控制電路的工作原理5)橋式起重機電路控制器件的選擇6)橋式起重機電路的檢修第2章橋式起重機電氣控制2.1橋式起重機簡介2.1.1橋式起重機的結(jié)構(gòu)與分類起重機是一種用于起吊和放下重物并使重物在短距離內(nèi)水平移動的起重設(shè)備。起重設(shè)備有多種形式，有橋式、塔式、門式、旋轉(zhuǎn)式和纜索式等。橋式起重機通常分為單主梁、雙梁起重機兩大類。按吊具不同又可分為吊鉤、抓斗、電磁、兩用(吊鉤和可換的抓斗)橋式起重機。此外還有防爆、絕緣、雙小車、掛梁等橋式起重機。不形式的起重機分別用在不同的場合。如車站貨場使用的門式起重機；建筑工地使用的塔式起重機；生產(chǎn)車間使用橋式起重機。橋式起重機一般通稱行車或天車。圖2.1橋式起重機示意圖1-駕駛室2-輔助滑線架3-交流磁力控制屏4-電阻箱5-起重小車6-大車拖動電動機7-端粱8-主滑線9-主粱橋式起重結(jié)構(gòu)示意如圖2.1圖2.1橋式起重機示意圖1-駕駛室2-輔助滑線架3-交流磁力控制屏4-電阻箱5-起重小車6-大車拖動電動機7-端粱8-主滑線9-主粱大車運行機構(gòu)有分別驅(qū)動和集中驅(qū)動兩種，目前我國生產(chǎn)的橋式起重機大都采用分別驅(qū)動方式。小車由起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)組成，小車運行機構(gòu)采用集中驅(qū)動方式。2.1.2橋式起重機的供電特點起重機的電源為380V，由公共的交流電源供給。由于起重機在工作時是經(jīng)常移動的，同時，大車與小車之間、大車與廠房之間都存在相對運動，因此，要采用可移動的電源設(shè)備供電。一般采用軟電纜供電。軟電纜可隨大、小車的移動而伸展和疊卷。另一種方法是采用滑觸線和集電刷供電。三根交流電源經(jīng)由三根主滑觸線與滑動的集電刷，引進起重機駕駛室內(nèi)的保護控制柜上再從保護控制柜引出兩相電源至凸輪控制器，另一相稱為電源的公用相，它直接從保護控制柜接到各電動機的定子接線端?；|線通常采用角鋼、圓鋼或工字鋼等鋼性導體制成。2.1.3橋式起重機的主要技術(shù)參數(shù)橋式起重機的主要技術(shù)參數(shù)有起重量、跨度、起升高度、起升速度、運行速度和工作級別等。1、起重量系指被起升物的重量，有額定起重量和最大起重量兩個參數(shù)。額定起重量是指起重機允許吊起的物品連同可分吊具重量的總和。最大起重量是指在正常工作條件下允許吊起的最大額定起重量。起重機械最大起重量在國家標準GB783-87中已有規(guī)定。2、跨度起重機主梁兩端車輪中心線間的距離，即大車軌道中心線間的距離稱作跨度。3、起升高度吊具或抓取裝置的上極限位置與下極限位置之間的距離，稱為起升高度。4、工作速度橋式起重機的工作速度包括起升速度及大、小車運行速度。起升速度指吊物(或其它取物裝置)在穩(wěn)定運動狀態(tài)下，額定載荷時的垂直位移速度。中、小起重量的起重機起升速度一般為8～20m/min。小車運行速度一般為30～50m／min。大車運行速度一般為80～120m/min。5、工作級別起重機的工作級別是根據(jù)起重機利用等級和載荷狀態(tài)劃分的，它反映了起重機的特性。按工作級別使用起重機，可安全又充分發(fā)揮起重機的功能。關(guān)于工作級別可參閱GB3811-83起重設(shè)計規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定。2.2橋式起重機對電力拖動和電氣控制的要求橋式起重機工作環(huán)境惡劣，粉塵大，溫度高，空氣潮濕，其工作性質(zhì)為重復短時工作制。因此，拖動電動機經(jīng)常處于起動、制動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)；同時，負載很不規(guī)律，經(jīng)常承受大的過載和機械沖擊；另外，起重機要求有一定的調(diào)速范圍。為此，專門設(shè)計制造了YZR系列起重及冶金用三相感應電動機。為了更好地起重行業(yè)更新橋式起重機配套電機的需要，在YZR系列基礎(chǔ)上運用計算機重新設(shè)計其電磁方案，研究出了YZR-Z系列起重專用電機。2.2.1起重用電動機的特點1)電動機按斷續(xù)周期工作制設(shè)計制造，其代號為S3。在斷續(xù)工作狀態(tài)下用負載持續(xù)率FC%表示。(2-1)一個周期通常是為10min，標準的負載持續(xù)率有15%、25%、40%、60%等幾種。2)具有較大的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，適應重載下的起動、制動和反轉(zhuǎn)。3)電動機轉(zhuǎn)子制成細長形，轉(zhuǎn)動慣量小，減小了起、制動時的能量損耗。4)制成封閉型，具有較強的機械結(jié)構(gòu)，有較大的氣隙，以適應多塵土和較大機械沖擊的工作環(huán)境；具有較高的耐熱絕緣等級，允許溫升較高。2.2.2提升機構(gòu)與移動機構(gòu)對電力拖動自動控制的要求為了提高起重機的生產(chǎn)率和生產(chǎn)安全，對起重機提升機構(gòu)電力拖動自動控制提出如下要求：1)具有合適的升降速度，空鉤能快速升降，輕載提升速度應大于額定負載的提升速度。2)具有一定的調(diào)速范圍，普通起重機調(diào)速范圍為3:1，對要求較高的起重機，調(diào)速范圍可達(5～10):1。3)適當?shù)牡退賲^(qū)，提升重物開始或下降重物到預定位置附近，都需要低速。為此，在30%額定速度內(nèi)應分成幾檔，以便靈活操作。高速向低速過渡應逐級減速，保持穩(wěn)定運行。4)提升的第一檔為預備檔，用以消除傳動間隙，將鋼絲張緊，避免過大的機械沖擊。但預備級的起動轉(zhuǎn)矩不能大，一般限制在額定轉(zhuǎn)矩的一半以下。5)負載放下時，依據(jù)負載大小，拖動電動機可以是電機狀態(tài)、倒拉反接制動狀態(tài)與再生發(fā)電制動狀態(tài)。圖2.2提升物品時的正向電動狀態(tài)6)為了安全，有機械抱閘的機械制動，以減輕機械抱閘的負擔。不允許只有電氣制動而無機械制動，不然發(fā)生電源事故停電時，在無制動力矩作用下，重物將自由下落，造成設(shè)備或人身事故。圖2.2提升物品時的正向電動狀態(tài)大車運行機構(gòu)與小車運行機構(gòu)對電力拖動自動控制的要求比較簡單，只要有一定的調(diào)速范圍，分幾檔進行控制即可。為實現(xiàn)準確停車，應采取制動停車。2.3起重機電動機的工作狀態(tài)分析圖2.3下放空鉤或輕載時的反向電動狀態(tài)2.3.1大車、小車行走機構(gòu)電動機的正、反向電動狀態(tài)運行圖2.3下放空鉤或輕載時的反向電動狀態(tài)起重機大車和小車運行機構(gòu)電動機的負載轉(zhuǎn)矩為運行傳動機構(gòu)和車輪滾動時的摩擦阻力矩，其值為一常數(shù)，方向始終與運動方向相反。因此，大車與小車來回移動時，拖動電動機處于正向與反向電動狀態(tài)運行。2.3.2提升重物時的正向電動工作狀態(tài)提升物品時，電動機負載轉(zhuǎn)矩TL由重力轉(zhuǎn)矩TW及提升機構(gòu)摩擦阻轉(zhuǎn)矩Tf兩部分組成，當電動機電磁轉(zhuǎn)矩T克服負載轉(zhuǎn)矩TL時，重物將被提升；當二者相等時，重物以恒定速度提升。特性如圖2.2所示特性，此時電動機處于正向電動狀態(tài)。圖2.4下放在中載或重時的再生制動狀態(tài)2.3.3當空鉤或輕載下放時的反向電動狀態(tài)圖2.4下放在中載或重時的再生制動狀態(tài)圖2.5下放重載時的倒拉反接制動狀態(tài)當空鉤或輕載下放時，由于負載重力轉(zhuǎn)矩小于提升機構(gòu)摩擦阻轉(zhuǎn)矩，此時依靠重物自身重量不能下降。為此，電動機必須向著重物下降方向產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并與重力轉(zhuǎn)矩一起共同克服摩擦阻轉(zhuǎn)矩，強使空鉤或輕載下放，這在起重機中常叫做強迫下降。電動機工作在反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)，如圖2.3所示。電動機運行在-na下，以na速度下放重物。圖2.5下放重載時的倒拉反接制動狀態(tài)2.3.4在中載或重時的再生制動狀態(tài)圖2.6單相電動狀態(tài)機械特性在中載或重載長距離下降重物時，可將提升電動機按反轉(zhuǎn)相序接線，產(chǎn)生下降方向的電磁轉(zhuǎn)矩，此時電磁轉(zhuǎn)矩T與重力轉(zhuǎn)矩TW的方向一致，仍如圖2.3所示，使電動機很快加速并超過電動機的同步轉(zhuǎn)速。此時，轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應電動勢和電流均改變方向，產(chǎn)生阻止重物下降的電磁轉(zhuǎn)矩。當電磁轉(zhuǎn)矩=負載轉(zhuǎn)矩時，電動機以高于同步轉(zhuǎn)速的速度穩(wěn)定運行，所以也可稱為超同步制動，如圖2.4所示。圖2.6單相電動狀態(tài)機械特性2.3.5下放重載時的倒拉反接制動狀態(tài)在下放重型載荷時，為獲得低速下降，確保起重機工作安全平穩(wěn)，常采用倒拉反接制動。此時，電動機定子仍按正轉(zhuǎn)提升相序接線，但在轉(zhuǎn)子電路中串接較大電阻，這時電動機起動轉(zhuǎn)矩小于負載轉(zhuǎn)矩TL，因此電動機就被載荷拖動，迫使電動機反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)以后電動機的轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子的電動勢和電流都加大，轉(zhuǎn)矩也隨之加大，直至T=TL，如圖2.5所示。2.3.6低速下放或中載時的單相制動狀態(tài)單相制動狀態(tài)是將電動機定子三相繞組中的任意兩相并聯(lián)后與第三相繞組串聯(lián)接在電源線電壓上，使電動機構(gòu)成單相接電狀態(tài)。這時，電動機定子產(chǎn)生一個脈動磁場，將這個脈動磁場分解為兩個轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場。這兩個旋轉(zhuǎn)磁場都要產(chǎn)生感應電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。所以，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩將是這兩個旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩之和。圖2.6中曲線1、2分別為正向和反向旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的機械特性，曲線3為合成機械特性。由曲線3可知，當n=0時，T=O，故此時電動機通電后不能起動旋轉(zhuǎn)，但若在外力作用下使電動機起動，可使電動機工作。如果加大電動機轉(zhuǎn)子外加電阻，使其正向與反向特性變軟，則合成特性為一條通過坐標原點在二、四象限的直線，如圖2.7所示，此時電動機處于制動狀態(tài)。這時，如果電動機在重力負載作用下，電動機將處于第四象限的倒拉制動狀態(tài)，稱為單相倒拉制動，適用于輕載低速下降。與倒拉反接制動下放物件相比，不會出現(xiàn)輕載不但不下降反而上升之弊端。但不適用于重載下放，因此時將發(fā)生高速下降的飛車事故。圖2.7單相制動狀態(tài)機械特性2.4起重機控制原理分析圖2.7單相制動狀態(tài)機械特性2.4.1起重機的保護箱起重機電氣控制一般具有下列保護與聯(lián)鎖環(huán)節(jié)：電動機過載保護；短路電流保護；失壓保護；控制器的零位保護；行程限位保護；艙蓋、欄桿安全開關(guān)及緊急斷電保護等。另外，起重機有關(guān)機構(gòu)安裝各類可靠靈敏的安全裝置，常用的有緩沖器、起升高度限位器、負荷限制器及超速開關(guān)等。采用凸輪控制器或凸輪、主令兩種控制器操作的交流橋式起重機，廣泛使用保護箱。保護箱由刀開關(guān)、接觸器、過電流繼電器等組成，用于控制保護起重機，實現(xiàn)電動機過流保護，以及失壓、零位、限位等保護。起重機上用的標準保護盤為XQB1系列。圖2.8為XQB1-250-4F/口型保護箱的電氣原理圖。它用來保護5臺繞線轉(zhuǎn)子感應電動機，大車為分別驅(qū)動。圖中Q為三相刀開關(guān)，KM為線路接觸器，KOC0為總過電流繼電器，KOC1～KOC5為各機構(gòu)電動機過電流繼電器，SA1、SA2、SA3、SA4分別為小車、主鉤、大車、副鉤的零位保護觸點，SQ1-SQ8分別為大車、小車和提升機構(gòu)的限位開關(guān)，SQ11為緊急事故開關(guān)，SQ9、SQ10為艙口門和橋架門安全開關(guān)，HL為電源信號燈，AL為電鈴，XS1～XS3為電源(36V、220V)插座，EL1～EL4為照明燈。圖2.8圖2.8XQB1-250-4F/口型保護箱的電氣原理圖橋式起重機的起升機構(gòu)一般采用凸輪控制器或主令控制器操作，由于主令控制器與磁力控制屏組成的控制電路較復雜，使用元件多，成本高，故一般在以下情況下采用主令控制器控制：1)拖動電動機容量大，凸輪控制器容量不夠。2)操作頻率高，每小時通斷次數(shù)接近或超過600次。3)起重機工作繁重，操作頻繁，要求減輕司機勞動強度，要求電氣設(shè)備具有較高壽命。4)起重機要求有較好的調(diào)速、點動等運行性能。本設(shè)計中，20/5t交流橋式起重機的起升機構(gòu)主鉤采用的是POS1型主令控制電路，如圖2.9所示，它是由主令控制器發(fā)出動作指令，使磁力控制屏中各相應接觸器動作，來換接電路，控制起升機構(gòu)電動機按與之相應的運行狀態(tài)來完成各種起重吊運工作。副鉤也采用主令控制器來控制其原理與與主鉤的控制原理大體相同，副鉤中沒有點動操作，其制動采用電磁抱閘，如圖2.10所示。控制電路特點1)可逆不對稱電路；2)主令控制器檔數(shù)為3-0-3，12個回路；3)電動機轉(zhuǎn)子串接電阻級數(shù)：當被控制電動機功率為100kW及其以下時為4級可短接電阻，125kW以上時為5級；其中第一、二級電阻系手動控制切除，其余由時間繼電器自動控制切除，其延時整定值為0.6s、0.3s、0.15s；4)下降“1”檔為倒拉反接制動檔，可實現(xiàn)重型負載的低速下降。當主令控制器手柄由：“0”扳到下降“1”檔時，電路不動作，只有當控制器手柄由下降“2”或下降“3”檔返回下降“1”檔時，電路才動作，以避免發(fā)生輕載在該檔發(fā)生不但不下降反而上升的現(xiàn)象；5)下降“2”檔為單相制動檔，實現(xiàn)輕載時的低速下降；輸入點數(shù)為56個，輸出點數(shù)為39個；6)下降“3”檔為再生制動檔，可獲得高于同步轉(zhuǎn)速的高速下降。主令控制器主要用于要求按一定順序頻繁操縱的控制線路中，如繞線電動機按順序切除轉(zhuǎn)子附加電阻，也可實現(xiàn)與其它控制線路聯(lián)鎖、轉(zhuǎn)換的目的。它的結(jié)構(gòu)與萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)有些類似，也是通過手柄操作凸輪，使觸點按規(guī)定的接通表也是通過手柄操作凸輪，使觸點按規(guī)定的接通表閉合或斷開電路，但其觸點對數(shù)較多。主令控制器的觸點沒有滅弧裝置，使觸點分斷能力只比按鈕稍大。在大型網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。設(shè)計中應用的i/o端子數(shù)分別是：輸入點數(shù)為56個，輸出點數(shù)為39個；圖2.9POS1型主令控制電路原理圖7)停車時，電路保證制動器驅(qū)動元件先于電動機0.6s停電，防止溜鉤；8)采用時間繼電器KT1延遲電動機可逆運行轉(zhuǎn)換時間，防止接觸器KM1-KM3、KM3-KM2可逆轉(zhuǎn)換時可能造成的相間短路。同時，由于KT1的短暫延時，在控制器手柄由“0”扳到下降“3”位時，接觸器KM3不動作；9)重型載荷時，在某些場合需經(jīng)常使用點動操作，為此可對控制器進行在某些場合需經(jīng)常使用點動操作重型載荷時，在某些場合需經(jīng)常使用點動操作，為此可對控制器進行在某些場合需經(jīng)常使用點動操作，為此可對控制器“0”-下降“2”-“0”的操作。為簡化操作在某些場合需經(jīng)常使用點動操作，為此可對控制器，可在圖2.9中按加接ab與cd環(huán)節(jié)，此時可操作腳踏開關(guān)SF，使SF常開觸點閉合，然后扳動控制器手柄進行“0”-下降“1”-“0”的操作，即可實現(xiàn)點動控制。使SF常開觸點閉合，然后扳動控制器手柄進行“0”-下降“1”-“0”的操作，即可實現(xiàn)點動控制。圖2.10POS1型副鉤主令控制電路原理圖電路工作情況分析合上電源開關(guān)Q1、Q2，主令控制器SA置于“0”位，零電壓繼電器KHV1通電吸合并自鎖，直流電磁式時間繼電器KT3、KT4、KT5通電吸合，其常閉斷電延時閉合觸點斷開，為斷電延時做準備。(1)提升重物的控制1)控制器手柄由“0”位扳至上升“1”位時，由于觸點KM1斷開，使時間繼電器KT3斷電釋放，其觸點KT3（SA8支路）經(jīng)0.6s延時后閉合，使KM4通電吸合，短接一段轉(zhuǎn)子電阻R1，電動機運行在圖2.11“上1”特性曲線上。短接一段轉(zhuǎn)子電阻R1，電動機運行在圖2.11“上1”特性曲線上。短接一段轉(zhuǎn)子電阻R1，電動機運行在圖2.11“上1”特性曲線上。短接一段轉(zhuǎn)子電阻R1，電動機運行在圖2.11“上1”特性曲線上。在KM8通電吸合后，經(jīng)KM8、KM1觸點使KT2通電吸合，觸點KT2（SA5支路）、KT2（SA11支路）瞬時閉合，前者為KM8延時斷電，制動器延時閉合準備，后者為KM1通電提供又一通道。圖2.11起升電機的機械特性2)當控制器手柄由提升“1”位扳到提升“2”位時，接觸器KM5通電吸合，短接轉(zhuǎn)子電阻R2，電動機運行在圖2.11的上2特性曲線上。同時，觸點KM5（KT4線圈支路）斷開，使時間繼電器KT4斷電釋放，觸點KT4(SA10支路)經(jīng)0.3s延時后閉合，為進一步提高轉(zhuǎn)速做準備。圖2.11起升電機的機械特性3)控制器手柄由提升“2”位扳至提升“3”位時，接觸器KM6通電吸合，再短接一段轉(zhuǎn)子電阻R3，進入圖2.11“上3’”特性上，但這并不是電動機穩(wěn)定運行狀態(tài)。因為此時觸點KM6（KT5線圈支路）斷開，使時間繼電器KT5斷電釋放，經(jīng)0.15s延時后又使接觸器KM7通電吸合，再短接一段轉(zhuǎn)子電阻R4，只剩一段常接電阻R5，電動機穩(wěn)定工作在圖2.10“上3”特性曲線上。當控制器手柄由提升“3”位依次扳回提升“2”位與提升“1”位時，電動機相應工作在圖2.11“上2、上1”特性上。但當由提升“1”位扳回“0”位時，電路保證KM8先斷電，經(jīng)KT2延時觸點斷開才使KM1斷電釋放，這就使制動器先進行制動，然后再切斷電動機提升相序電源，保證有效地制動。(2)下降重物的控制1)當控制器手柄由“0”位扳到下降“1”位時，接觸器KM1、KM8仍處于斷電釋放狀態(tài)。所以，電動機未接電源，制動器未打開，不致引起重載下降，也不會引起輕載不但不下降反而上升的現(xiàn)象發(fā)生。但此時時間繼電器KT3、KT4、KT5通電吸合，為斷電延時做準備。2)當控制器手柄由下降“1”位扳至下降“2”位時，將上升限位開關(guān)SQ1短接；時間繼電器KT1通電吸合，經(jīng)延時后使接觸器KM3通電吸合，相繼使接觸器、繼電器KM8、KT2通電吸合；接觸器KM4通電吸合，使電動機轉(zhuǎn)子電阻R1短接。在串入較大轉(zhuǎn)子電阻情況下，制動器松開，電動機定子接入單相交流電源，處于單相制動狀態(tài)運轉(zhuǎn)，可實現(xiàn)輕型載荷的低速下降。電動機運行在圖2.11單相制動特性曲線上，即“下2”曲線上。3)當控制器手柄由下降“2”位扳向下降“3”位時，KM3、KT1同時斷電釋放，經(jīng)KT1（0.11～0.16s）的延時后，使KM2通電吸合，以保證在KM3斷電釋放后，KM2才通電吸合，避免發(fā)生三相短路。并使KT2、KM4、KM5、KM8相繼通電吸合。電動機定子按下降相序接線，轉(zhuǎn)子短接電阻R1、R2兩段電阻，制動器松開，電動機運行在圖2.11“下3’”特性上。另外，觸點KM5（KT4線圈支路）斷開，使KT4斷電釋放，經(jīng)0.3s延時使KM6通電吸合，短接轉(zhuǎn)子電阻R3，電動機運行在圖2.10“下3’”特性上，而觸點KM6（KT5線圈支路）斷開，又使KT5斷電釋放，經(jīng)0.15s延時后，使KM7通電吸合，又短接一段電阻R4，電動機運行在圖2.11“下3”特性上。該檔可用于任何負載的強力下降或再生制動下降。一般來說，對于重型載荷的短距離下降，可選擇下降“1”檔，以倒拉反接制動下降為宜；對于輕型載荷的矩距離下降，可選擇下降“2”檔，以單相制動下降；對于輕型和中型載荷的長距離下降，可選擇下降“3”，以強力或再生制動下降；對于重型載荷的長距離下降，可選將控制器手柄扳至下降“3”檔作高速下降，當距離落放點較近時，再將手柄扳回下降“1”檔，以低速來完成余下行程的下放，這樣既安全、平穩(wěn)而又經(jīng)濟。4)當控制器手柄由下降“3”位扳到下降“2”位時，電動機處于單相制動狀態(tài)，獲得低速下降。5)當控制器手柄由下降“2”位扳回到下降“1”位時，KM3、KT1、KM4斷電釋放，KT2相繼斷電釋放，但因觸點KT2（SA5支路）延時0.6s才斷開，觸點KT1（SA4支路）經(jīng)0.11-0.16s延時閉合，這就使KM1通電吸合，電動機按提升相序接通電源，轉(zhuǎn)子電阻全部串入。同時，由于KM8相繼通電吸合，在KM1、KM8輔助觸點作用下，使KT2恢復通電吸合，又保持KM1、KM8的通電吸合。此時，電動機工作在倒拉反接制動狀態(tài)，實現(xiàn)重型載荷的低速下降。6)當控制器手柄由提升或下降各檔位扳回到“0”位時，制動器制動，但觸點KT2（SA4支路）需經(jīng)0.6s延時才斷開，在延時期間KM1仍保持通電吸合，電動機仍產(chǎn)生提升的電磁轉(zhuǎn)矩，在該轉(zhuǎn)矩與制動器共同作用下防止溜鉤現(xiàn)象。7)換向時間繼電器KT1(動合延時0.11-0.16s，開斷延時0.15-0.20s)，以延長可逆轉(zhuǎn)換時間，防止接觸器KM1-KM3、KM3-KM2可逆轉(zhuǎn)換時可能造成的相間短路。同時，由于KT1的短暫延時，在主令控制器手柄快速由“0”位扳到下降“3”位途徑下降“2”位時，KM3不動作，不會進行單相制動。8)點動操作控制在圖2.9電路中按圖2.12接入ab與cd環(huán)節(jié)。圖中ab與cd環(huán)節(jié)中的SF為腳踏開關(guān)，KM為接觸器。點動時，踏下腳踏開關(guān)SF，操縱主令控制器手柄在“0”-下降“1”-“0”間方便地進行。圖2.12點動操作接線圖當SF壓下，控制器手柄從“0”位扳到下降“1”位時，觸電SA5、SA11閉合，KM通電吸合，KM1通電吸合，KM8、KT2相繼通電吸合。電磁抱閘松開，轉(zhuǎn)子串入全部電阻，電動機運行在圖2.10中下1特性曲線上，對重載進行倒拉反接制動下降。當控制器手柄由下降“1”位扳回“0”位時，KM9、KM8、KT2斷電釋放，電磁抱閘進行制動，KM1經(jīng)KT2延時0.6s斷開觸點斷開后才斷電釋放，以防止溜鉤。若重復上述操作，便可獲得重載下的點動下降重物的控制。接入點動控制環(huán)節(jié)，若要實現(xiàn)輕載下降重物的點動控制，可操作主令控制器手柄在“0”位-下降“2”位-“0”位間進行。這時電動機運行在單相制動下降狀態(tài)。2.4.3運行機構(gòu)控制原理大車與小車運行機構(gòu)在工作中要求有一定的調(diào)速范圍，能獲得幾檔運行速度。它安有制動器與限位行程開關(guān)，設(shè)有能吸收車體運動動能的緩沖器，其電氣控制有凸輪控制型控制電路與PQY系列主令控制電路。小車運行機構(gòu)采用KT14-25J/1型凸輪控制器，其電氣原理圖如圖2.12所示。圖2.12凸輪控制器控制電路如圖2.12可知凸輪控制器左右各有5個工作位置，共有9對常開觸點、3對常閉觸點，采用對稱接法。其中4對主觸點接于電動機定子電路進行倒檔控制，實現(xiàn)電動機正、反轉(zhuǎn)；另5對主觸點接于電動機轉(zhuǎn)子電路，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子電阻的接入和切除。另外，在凸輪控制器控制電路中，過流繼電器KOC實現(xiàn)過載與短路保護；緊急開關(guān)SEM作事故情況下的緊急停電保護；在起重機端梁上欄桿門與司機室艙口門上裝有安全開關(guān)SQ3，防止人人在橋架上開車以確保人身安全；電磁抱閘YB實現(xiàn)電動機的機械制動。緊急開關(guān)SEM作事故情況下的緊急停電保護；在起重機端梁上欄桿門與司機室艙口門上裝有安全開關(guān)SQ3，防止人人在橋架上開車以確保人身安全；故情況下的緊急停電保護；在起重機端梁上欄桿門與司機室艙口門上裝有安全開關(guān)SQ3，防止人人在橋架上開車以確保人身安全；防止人人在橋架上開車以確保人身安全電磁抱閘YB實現(xiàn)電動機的機械制動。大車運行機構(gòu)采用KT14-25J/2型凸輪控制器，其控制箱有PQY系列主令控制器等，PQY系列主令控制電路如圖2.13所示。圖2.13PQY系列主令控制電路下面以PQY系列主令控制電路為例進行分析。PQY型主令控制電路分類PQY系列運行機構(gòu)控制電路按控制電動機臺數(shù)和線路特征分為4種；PQY1型：控制1臺電動機；PQY2型：控制2臺電動機；POY3型：控制3臺電動機，允許1臺電動機單獨運轉(zhuǎn)；POY4型：控制4臺電動機，分成兩組，允許每組電動機單獨運轉(zhuǎn)。POY2型主令控制電路分析PQY2型主令控制電路是用來控制兩臺拖動電動機的運行機構(gòu)，圖2.13為PQY2型主令控制電路圖，該電路特點是：1)可逆對稱電路；2)主令控制器檔數(shù)為3-0-3，6個回路；3)電動機轉(zhuǎn)子串接起動與調(diào)速電阻級數(shù)(不包括軟化級)按電動機功率分為兩種：100kW及以下時為4級；第一、二級由主令控制器手動控制，后兩級由繼電器接觸器控制自動切除，其延時繼電器延時整定為3s、1.5s或2s、1s。電動機功率為125kW及以上時為五級，第一、二級系手動切除，其余各級為自動切除，其延時整定值為3s、1.5s、0.75s或2s、或2s、1s、0.5s。4)制動器驅(qū)動元件沒有專門接觸器控制，而是由電動機正、反轉(zhuǎn)接觸器KM10、KM11主觸點控制，它與電動機同時通電與斷電。主令控制器反向第一檔為反接制動停車。如要快速停車，可將手柄由正轉(zhuǎn)第一位推向反轉(zhuǎn)第一位。這時，在轉(zhuǎn)子回路中串入全部電阻，電流不會超過容許值，當轉(zhuǎn)速快接近零時，迅速將手柄扳回“0”位圖中SQ3、SQ4為正反向限位開關(guān)。第3章起重機PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計3.1可編程序控制器的功能和特點PLC是電子技術(shù)、計算機技術(shù)與繼電邏輯自動控制系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物。它不僅充分發(fā)揮了計算機的優(yōu)點，以滿足各種工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制的需要，同時又照顧到一般電氣操作人員的技術(shù)水平和習慣，采用梯形圖或狀態(tài)流程圖等編程方式，使PLC的使用始終保持大眾化的特點。PLC的型號繁多，各種型號的PLC功能不盡相同，但目前的PLC一般都具有下列功能：(1)條件控制PLC具有邏輯運算功能，它能根據(jù)輸入繼電器觸點的與（AND）、或（OR）等邏輯關(guān)系決定輸出繼電器的狀態(tài)（ON或OFF），故它可代替繼電器進行開關(guān)控制。(2)定時控制為滿足生產(chǎn)工藝對定時控制的要求，一般PLC都為用戶提供足夠的定時器．如三菱FX2型PLC共有256個定時器。所有定時器的定時值可由用戶在編程時設(shè)定，即使在運行中定時值也可被讀出或修改，使用靈活，操作方便。(3)計數(shù)控制為滿足對計數(shù)控制的需要，PLC向用戶提供上百個功能較強的計數(shù)器，如FX2型PLC可向用戶提供241個計數(shù)器。其中6個高速計數(shù)器，121個電池后備計數(shù)器。所有計數(shù)器的設(shè)定值可由用戶在編程時設(shè)定，且隨時可以修改。(4)步進控制步進順序控制是PLC的最基本的控制方式，但是許多PLC為方便用戶編制較復雜的步進控制程序，設(shè)置了專門的步進控制指令。如FX2型PLC中擁有上千個狀態(tài)元件，為用戶編寫較復雜的步進順控程序提供了極大的方便。(5)數(shù)據(jù)處理PLC具有較強的數(shù)據(jù)處理能力，除能進行加減乘除運算甚至開方運算外，還能進行字操作、移位操作、數(shù)制轉(zhuǎn)換、譯碼等數(shù)據(jù)處理。(6)通信和聯(lián)網(wǎng)由于PLC采用了通信技術(shù)，可進行遠程的I／O控制。多臺PLC之間可進行同位鏈接(PLCLink)，還可用計算機進行上位鏈接(HostLink)，接受計算機的命令，并將執(zhí)行結(jié)果告訴計算機。一臺計算機與多臺PLC可構(gòu)成集中管理、分散控制的分布式控制網(wǎng)絡，以完成較大規(guī)模的復雜控制。(7)對控制系統(tǒng)的監(jiān)控PLC具有較強的監(jiān)控功能，它能記憶某些異常情況或在發(fā)生異常情況時自動終止運行。操作人員通過監(jiān)控命令，可以監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)，可以改變設(shè)定值等，片便了程序的調(diào)試?？删幊绦蚩刂破鞅徽J為是真正的工業(yè)控制計算機，在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中占有極其重要的地位，其主要特點有：1.編程方法簡單易學梯形圖是使用最多的PLC的編程語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只需花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。2.可靠性高，抗干擾能力強傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可以減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一甚至百分之一，因為觸點不良造成的故障大為減少。3.系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少PLC的梯形圖程序可以用順序控制設(shè)計法萊設(shè)計。這種編程方法很有規(guī)律，容易掌握。對復雜的控制系統(tǒng)，如果掌握了正確的設(shè)計方法。設(shè)計梯形圖的時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少的多?？梢栽趯嶒炇夷M調(diào)試PLC的用戶程序，輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比