基于PLC控制的龍門吊自動轉向系統的設計與實現

蔡培淳

摘 要：基于PLC控制的龍門吊自動轉向系統的實現能夠解決龍門吊工作時通過限界狹窄的問題。文章分析PLC控制系統的工作原理，提出基于PLC控制的龍門吊自動轉向系統的設計與實現的方案。

關鍵詞：PLC控制；龍門吊自動轉向系統；設計與實現

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.227

近些年來，我國的經濟建設取得巨大進步，大型工業的發展越來越迅猛。隨著龍門吊車在大型工業中的普遍應用，提高了我國大型工業的工作效率。筆者提出通過使用PLC控制的龍門吊不僅能夠更好的提高工作效率，還能夠使大型起吊工作的安全性進一步提高。

1 PLC簡介以及工作原理

PLC的作用是通過存儲在其內部的信息以及執行相關操作指令。比如執行邏輯運算、算術運算和順序運算等。PLC普遍在控制大型機械或者生產過程時，通過模擬式或者數字式的輸出和輸入方式。

PLC在工作中通過不斷循環掃描來完成工作，PLC的工作內容包括四部分：第一對數據的輸入采樣，在輸入采樣階段要讀入通端狀態，在將其存入映像寄存器里并刷新。第二相關程序執行和通信操作，PLC首先進行掃描執行程序在判斷程序的跳轉地址，PLC會從映像寄存器讀出輸入端子狀態，再根據用戶的程序進行相關邏輯運算，在存入器件寄存器中，這些內容會隨程序的執行而發生變化。第三信息內部處理以及輸出刷新處理，在程序執行完成后，會輸出器件映像寄存器狀態，當程序進行到輸出處理階段時保存到輸出鎖存器中，最后通過放大電路以及隔離電路，由輸出端子發出控制信號，驅動負載。

2 工作原理

龍門吊普遍用于起吊重量較大的貨物，在諸多工業上都有廣泛應用。但在實際工作中會遇到通過限界過小的問題，這使得龍門吊在工作過程中與其兩側的貨架距離過小，影響工作效率并且存在潛在的安全隱患。因此，要確保龍門吊在工作中通行順利，必須要對傳統的系統做出升級。通過研發和設計PLC控制的自動轉向系統，能夠解決這一問題。

龍門吊車底部的轉向輪轉軸用來控制其轉向，在該處安裝一個以智能磁敏感元件制作的角度傳感器。角度傳感器在任何工作環境下的分辨率都很高，因此很適合在惡劣的環境下工作，尤其像是水、汽、油以及粉塵的環境下，實用性非常高。并且角度傳感器可通過模擬量以及PWM脈寬調制波等形式進行輸出，角度傳感器配接顯示儀表后可以使其本身具有角度設定、報警、打印接口和計算機通訊接口等功能，因此最大程度上也加強了角度傳感器的功能。在工作中，根據龍門吊通過限界計算最大轉向角度，轉動角度超出某一限定值時，傳感器產生電壓信號并將其輸入PLC 控制器。再由控制器發出程序指令，通過變頻器控制螺旋升降機，推動轉向輪轉向[2]。螺旋升降機的當前位置能夠通過位移傳感器來反饋，PLC能夠根據反饋的值進而控制螺旋升降機到指定位置，控制輪子轉向。龍門吊車左右兩邊轉向輪在工作中要同步轉動，這樣能夠保持平穩行駛。

當系統處于自動轉向狀態時，角度傳感器在檢測到輪子的轉角數據后，可以進行自動轉向操作；龍門吊往左邊轉向時需要角度傳感器檢測到轉動的角度值，與此同時會發出電信號，輸入到PLC控制器中， PLC會發出指示命令來控制螺旋升降機運動，實現向左邊轉向的目的；如果轉向角度小于某一度數時，系統檢測的角度傳感器信號會控制兩側輪子讓其能夠在適當的角度內轉動，要控制好轉動角度，防止意外。與此同時，不應該忽略左側角度傳感器的檢測值，一般來說當距離處于警戒值范圍內，不做反應。

3 控制系統基本情況的分析

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[2]。該系統的功能模塊主要包括PLC控制、信號控制、轉向控制以及角度控制。轉向信號由信號控制模塊產生，在講轉向信號輸入到PLC控制器；整個模塊中的核心部分是PLC控制模塊，其中包括信號的輸入、輸出指令、信號處理以及程序執行，控制這個系統的工作過程。位置控制的主要功能是反饋螺旋升降機的角度和位置；轉向輪轉向則由轉動控制控制。

4 控制系統的設計與實現

具體控制系統設計流程如圖1所示。

角度傳感器測出轉角值，當轉角值大于某個參考值時，信號控制模塊就會產生以電信號的形式發出轉向信號，將轉向信號輸入PLC控制器。PLC作為整個控制系統的核心部分，電壓輸入到PLC中并且進行數據處理，并根據程序執指令[2]。將螺旋升降機的角度值和當前所處的位置等信息儲存在位置控制中，在反饋到PLC控制器中，PLC能夠根據反饋的位置以及轉向信號發出控制指令，最后通過變頻器來控制螺旋升降機的轉向效果。

5 結束語

文章通過對PLC的工作原理、控制系統的工作原理、控制系統基本情況進行全面的討論與分析，最后得出控制系統的設計與實現的方案。針對于目前龍門吊工作中遇到通過限界狹窄的問題，能夠從根本上解決，不僅提高了工作效率還節省了經濟，相信該系統能夠在以后的工作中發揮巨大的價值。

參考文獻：

[1]姜明國.基于龍門吊自動轉向的PLC控制系統[DB].http：//www.zytxs.com

[2]李舒方，丁中文.基于PLC控制的龍門吊自動轉向系統的設計與實現[J].制造業自動化，2010，32（04）.endprint