龍門吊中的PLC控制

摘 要：電磁式龍門起重機(jī)是企業(yè)的重要生產(chǎn)機(jī)械之一，但是起重事故時(shí)有發(fā)生，其中一部分是電氣系統(tǒng)故障引起的，如果對(duì)龍門吊進(jìn)行增設(shè)PLC控制改造，進(jìn)一步提高設(shè)備的自動(dòng)化程度和安全性，增設(shè)PLC可以很大程度上減少繼電器接觸器的使用量，這樣一來(lái)最大的好處就是直接降低了故障率。

關(guān)鍵詞：龍門吊；PLC；電氣控制系統(tǒng)；

中圖分類號(hào)：TM32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-08-00-01

電磁式龍門起重機(jī)的工作環(huán)境比較惡劣，頻繁地時(shí)開(kāi)時(shí)停、接電次數(shù)多，主鉤所用的電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)和正反轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)。負(fù)載不規(guī)律、時(shí)重時(shí)輕，經(jīng)常要承受較大的過(guò)載和機(jī)械沖擊。

PLC是可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬

增設(shè)PLC可以很大程度上減少繼電器接觸器的使用量，這樣一來(lái)最大的好處就是直接降低了故障率。因?yàn)樵诶^電器接觸器控制的龍門吊等起重設(shè)備中所出現(xiàn)的故障大約有60%是繼電器接觸器的故障。繼電器接觸器的觸點(diǎn)、鐵心、線圈由于震動(dòng)、油污、灰塵、大電流等造成結(jié)構(gòu)損壞、觸點(diǎn)燒蝕粘連、線圈燒毀等故障。這些問(wèn)題的直接結(jié)果就是使設(shè)備停用影響生產(chǎn)，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，特別是碼頭泊位、船臺(tái)等一線作業(yè)場(chǎng)所使用的起重設(shè)備一旦停止運(yùn)行損失將會(huì)很嚴(yán)重的。其次，繼電器接觸器控制接線量大，線路復(fù)雜，在后期的使用維護(hù)維修是比較麻煩。龍門吊電氣控制系統(tǒng)由若干個(gè)電氣控制子系統(tǒng)組成，其中起升部分的電氣控制系統(tǒng)既是整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。

起升控制電路部分為整個(gè)龍門吊電氣控制系統(tǒng)中十分關(guān)鍵的部分，龍門吊主要任務(wù)就是起吊重物，因此這部分的主電路和控制電路不但要能滿足不同負(fù)載起重的需求還要求安全系數(shù)高。起升一般有以下幾種工作狀態(tài)，主鉤上升、主鉤下降、制動(dòng)與啟動(dòng)、主鉤慢速、主鉤中速、主鉤快速，起升機(jī)構(gòu)對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)有一定的要求，要滿足以下幾點(diǎn)要求：（1）空鉤時(shí)要求能夠快速升降以減小輔助工時(shí)，輕載時(shí)的提升速度應(yīng)大于額定負(fù)載時(shí)的提升速度，但是鑒于龍門吊的提升高度一定，一般能滿足空鉤速升速降即可，而輕載時(shí)的速度沒(méi)有什么特殊要求。（2）有一定的調(diào)速范圍和適當(dāng)?shù)牡退賲^(qū)，低速區(qū)時(shí)則主要是針對(duì)提升重物開(kāi)始消除傳動(dòng)間隙張緊鋼絲繩或重物到達(dá)預(yù)定位置時(shí)能夠準(zhǔn)確平穩(wěn)地放下到預(yù)定位置。（3）下降時(shí)根據(jù)負(fù)載的大小，電動(dòng)機(jī)可以是電動(dòng)狀態(tài)也可以是倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)狀態(tài)或者是再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。（4）在制動(dòng)時(shí)為了安全可靠應(yīng)采用電氣制動(dòng)和機(jī)械抱閘制動(dòng)相結(jié)合。

目前PLC的I/O點(diǎn)數(shù)平均價(jià)格還是比較高的，應(yīng)該合理選擇點(diǎn)數(shù)，既不能不夠用也不能浪費(fèi)點(diǎn)數(shù)，此外還要留有一定的裕量，一般在保證夠用的基礎(chǔ)上在留有10%-15%的備用端子，主要是為以后的技改做準(zhǔn)備。根據(jù)原有繼電器接觸器控制系統(tǒng)估算在改造后龍門吊起升PLC控制中輸入輸出點(diǎn)數(shù)均在20個(gè)以內(nèi)。輸入端子都是開(kāi)關(guān)量輸入沒(méi)有涉及到模擬量，因此不需要考慮模擬量模塊的選型。輸出端子選用繼電器輸出型的，因?yàn)槔^電器輸出型電壓范圍寬、導(dǎo)通壓降小、價(jià)格便宜，即可以控制交流負(fù)載也可以控制直流負(fù)載。PLC 的基本單元就可以滿足要求也不需要另外增加模塊擴(kuò)充點(diǎn)數(shù)。

PLC的接線圖主要有PLC和外部繼電器、開(kāi)關(guān)器件的接線，PLC和變頻器之間的接線。在這里用接線號(hào)表示硬線之間的連接。PLC的輸出端子信號(hào)一部分作為變頻器的輸入信號(hào)，控制變頻器以此進(jìn)一步控制起升電動(dòng)機(jī)的升、降、快中慢三速。PLC的輸入信號(hào)主要來(lái)自外部的控制器、空開(kāi)觸點(diǎn)、按鈕、限位，還有變頻器的故障和運(yùn)行信號(hào)反饋。

系統(tǒng)的模擬調(diào)試。將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭隤LC后，首先逐條檢查，并改正寫入時(shí)的錯(cuò)誤。用戶程序一般現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)可以用開(kāi)關(guān)按鈕來(lái)模擬，各輸出量的通/斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來(lái)顯示，一般不接實(shí)際負(fù)載。可以根據(jù)更能圖表，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開(kāi)關(guān)或按鈕來(lái)模擬實(shí)際的反饋信號(hào)。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能情況，對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線都應(yīng)該逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后應(yīng)該及時(shí)修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種情況下輸入量、輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)時(shí)器的設(shè)定值過(guò)大，為了縮短調(diào)試時(shí)間，可以在調(diào)試時(shí)將他們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后在寫入他們的實(shí)際設(shè)定值。再設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí)可以設(shè)計(jì)、制作控制臺(tái)或控制柜，PLC其他之外的硬件安裝、接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行

基于繼電器接觸器控制的該龍門起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)總體比較簡(jiǎn)單，但是其自動(dòng)化程度和安全穩(wěn)定性已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要，經(jīng)過(guò)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造后，龍門吊的整個(gè)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度、系統(tǒng)穩(wěn)定性、工作性能都有所提高，設(shè)備故障率明顯降低、人機(jī)操作性能得到改善、維護(hù)檢修周期變長(zhǎng)、使用壽命得到了延長(zhǎng)。這些都說(shuō)明了龍門吊起升PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是符合生產(chǎn)需要的，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo).

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