基于龍門吊自動轉向的PLC控制系統

姜明國

煙臺工程職業技術學院，山東 煙臺 264006

0 引言

隨著我國工業技術的迅猛發展，龍門吊床在制造業的應用越來越廣泛。利用PLC控制龍門吊的轉向系統，可使其可控性和安全性大大提高。該系統設計是由PLC按照設定的程序對采集到的信號進行集中控制和處理，實現了操作管理、設備管理和安全管理的有機統一，優化了控制方法，提高了工作效率。

0引言

1 PLC及控制系統的工作原理

1.1 PLC工作原理

PLC是一種用于工業自動化控制的專用微機控制系統，是現代工業控制的三大支柱之一。作為可編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算和算數運算等操作指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。其硬件結構如圖1所示。

信號采集

圖 1PLC 組成

PLC的工作方式是一個不斷循環的周期掃描方式，其工作過程分為：輸入采樣、程序執行和輸出處理3個階段。

1.2 控制系統的工作原理

龍門吊在吊裝貨物過程中經常會遇到通過限面過小，為了保證龍門吊能夠順利通過貨架，使龍門吊行進方向保持一致，我們設計研發了PLC控制的自動轉向系統，其控制系統工作原理如圖2所示。

龍門吊車底部的轉向輪轉軸處安裝一個角度傳感器，它采用智能磁敏感元件，將機械轉動的角位移轉化為電信號輸出。根據龍門吊通過限界計算最大轉向角度，從而當測量輪子轉動角度超過5°時，傳感器產生電壓信號并通過AD模塊輸入PLC控制器。再由過于狹窄發出程序指令，通過變頻器控制螺旋升降機，推動轉向輪轉向。位移傳感器是用來反饋螺旋升降機的當前位置，PLC可通過反饋回來的值控制螺旋升降機運動到指定的位置，使輪子轉動一定的角度。由于龍門吊左右有一對轉向輪，所以當一邊轉向輪開始轉向時，為使吊車平穩行駛，需要控制兩邊轉向輪同步轉動。

圖2 PLC控制系統工作原理

2 控制系統的設計與實現

2.1 控制系統的分析

如果系統處于自動轉向狀態，可通過角度傳感器檢測到輪子的轉角數據進行自動轉向操作。當龍門吊遇到彎邊時，根據已經測量得轉彎半徑的轉角值（5°），通過PLC控制器進行轉向。龍門吊四組轉向輪有四個角度傳感器，當龍門吊向左轉向時，角度傳感器測得左轉角度值，并產生電信號，輸入PLC控制器中。再由PLC發出指令，控制螺旋升降機運動，使轉向輪向左側轉向。當轉向角度值小于5°系統主要檢測來自右側的角度傳感的信號，每次使兩側輪子轉動一個適當的角度，以免轉角過大，撞到防撞墻。左側角度傳感器的檢測值也需要獲取，但只要距離沒有低于警戒值 ，即可不作出反應。超過轉向角度值 5°時 ，進行回轉調整。

該系統采用PLC程序控制，程序的關鍵是要理清系統工作過程中實際需要的控制關系，以及控制器中的信號處理及程序指令。其系統功能模塊分為信號控制、PLC控制、角度控制和轉向控制。信號控制模塊產生轉向信號，輸入PLC控制器；PLC控制模塊是系統的核心，控制著整個系統的工作過程，包括信號輸入、信號處理、程序執行和輸出指令，位置控制主要反饋螺旋升降機的位置和角度；轉動控制控制著轉向輪轉向。如圖3所示。

圖 3自動轉向控制系統功能圖

2.2 控制系統的設計流程及實現

在基于PLC控制的系統中，首先控制信號模塊中發出轉向信號，輸入PLC控制器，并由已編好的程序進行處理，再根據位置控制中的反饋信號發出程序指令控制螺旋升降機推動底輪轉向。其控制系統設計流程如圖4所示。

圖4 自動轉向控制系統設計

圖中信號控制模塊中主要由角度傳感器測得轉角值，當大于某個值時，由此產生電信號，可作為轉向信號，輸入PLC控制器。PLC是控制系統的核心，電壓輸入到PLC中利用AD模塊進行數據處理，并根據程序執行指令。位置控制中存儲螺旋升降機的角度值及當前所在的位置，并反饋到PLC控制器中，PLC根據轉向信號和反饋的位置發出控制命令，通過變頻器控制螺旋升降機，從而達到自動轉向的目的。

3 結論

針對龍門吊的特殊要求，本文設計實現了PLC控制的龍門吊自動轉向系統，該系統運行穩定，自動化性能強，能夠快速靈活的控制龍門吊車底部轉輪的轉動方向與角度，從而大大提高了龍門吊的工作效率。龍門吊行走偏差在可控范圍之內，操作方便，安全可靠性高，更避免了經濟的損失，可推廣使用。

[1]龔春曙，劉立飛.淺析龍門吊機控制系統[J].廣船科技，2008.

[2]王兆明.電氣控制與PLC技術[M].清華大學出版社，2006，7.