微型控制器在電動葫蘆控制中的應(yīng)用

簡建平　趙繼敏

【摘 要】微型邏輯控制器不僅可以編程控制，而且涵蓋了傳統(tǒng)繼電器的部分功能，從應(yīng)用層面上講，微型控制器填補了傳統(tǒng)繼電器與可編程控制器PLC之間的應(yīng)用空缺。本文以微型控制器在電動葫蘆的電氣控制為例，介紹其在與傳統(tǒng)繼電器控制相比中的簡便性和智能性，同時也展望了其未來在電動葫蘆控制中的優(yōu)勢和前景。

【關(guān)鍵詞】微型控制器；電動葫蘆；優(yōu)勢和前景

0 引言

傳統(tǒng)繼電器、接觸器在電動葫蘆的電氣控制系統(tǒng)發(fā)展中扮演了至關(guān)重要的角色。電動葫蘆控制通常選用傳統(tǒng)的繼電器、接觸器等，面對這些型號眾多、質(zhì)量參差不齊的電氣元件，在安裝、調(diào)試時都會遇到諸如體積大、接線繁瑣、性能不穩(wěn)定、調(diào)試及檢測設(shè)備復(fù)雜等不可避免的問題，從而造成生產(chǎn)進度下降和調(diào)試、維修成本增加[2]。近10-20年期間，隨著中國電動葫蘆行業(yè)的高速發(fā)展，以及相關(guān)電器產(chǎn)品種類、質(zhì)量的提升，在保證電動葫蘆安全、可靠運行的同時，客戶對其操作過程中的簡便化和執(zhí)行操作選項時的智能化提出了更高的要求。在企業(yè)視如生命的成本面前，一種更加快速、靈活、經(jīng)濟的控制解決方案出現(xiàn)，顯得尤為及時和珍貴[1]。

電動葫蘆電氣控制采用微型控制器作為控制系統(tǒng)核心，利用控制器的可編程功能，既實現(xiàn)了電動葫蘆使用過程中的安全保護和優(yōu)化操作的先進理念，同時也使控制線路結(jié)構(gòu)簡潔、清晰易懂。下面就其在電動葫蘆的控制系統(tǒng)的應(yīng)用，作一些簡單介紹。

1 微型控制器簡介

自從微型控制器問世以來，目前市場上很多公司都推出各自品牌的控制器。并且現(xiàn)在已發(fā)展成為了模塊化、系列化的標準產(chǎn)品。其本身集成了“與”、“非”、“或”等8種基本邏輯功能以及時間定時、計數(shù)器和模擬量處理等專有功能。通過采用內(nèi)部功能塊編程的方式來代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器開關(guān)的外部接線方案，在一個體積小小的模塊之中，用戶可以任意地調(diào)用各種所需要的功能塊來搭構(gòu)自己的應(yīng)用程序，從而實現(xiàn)以前需要很多定時器，繼電器和接觸器才能實現(xiàn)的控制任務(wù)，省去設(shè)備控制柜中多種低壓元器件，不僅節(jié)省了元器件成本，也節(jié)省了柜體的空間。與傳統(tǒng)繼電器方案相比，微型控制器的解決方案具有連接配線少，設(shè)備生產(chǎn)周期短，控制柜空間小，維護簡便等優(yōu)點。

由于控制器不僅涵蓋了傳統(tǒng)繼電器的部分功能，還具備可編程控制功能，在某種程度上，我們可以形象地將其理解為“智能繼電器”。在使用標準PLC時，必須攜帶電腦等附屬設(shè)備進行現(xiàn)場編程或調(diào)試。與之相比，控制器可以配一個操作鍵盤，顯示面板，用戶可以直接對其現(xiàn)場編程、調(diào)試，通過顯示面板可以直接顯示和修改時間、用戶自定義信息以及變量參數(shù)，還可監(jiān)視系統(tǒng)輸入輸出點的運行狀態(tài)，從而大大縮短了整個系統(tǒng)的的編程調(diào)試時間及費用。并且，市場上很多控制器的繼電器輸出點都具有10A甚至更大的電流承載能力，有良好的輸出負載能力，有的可以直接連接各種執(zhí)行元件，如小電機，照明設(shè)備等。

2 電動葫蘆控制系統(tǒng)

2.1 控制原理

電動葫蘆電氣控制系統(tǒng)以微型控制器為控制核心，48V安全低壓控制，接觸器、中間繼電器為執(zhí)行元件；斷路器對電機進行短路和過載保護，微型斷路器實現(xiàn)對控制回路的短路保護；利用控制器靈活的編程功能，結(jié)合電動葫蘆控制保護，將這些保護轉(zhuǎn)換成控制器控制程序。

以下是電動葫蘆電氣控制原理圖，主要講述了其中起升機構(gòu)的控制：

-Q011：斷路器，為電機提供短路和過熱保護；

-M012：起升電機；

-T013：控制變壓器，提供了多種電壓輸入接口。AC48V輸出為控制回路提供安全低電壓；AC24V輸出為控制器提供電源電壓；

-K024：起升接觸器，控制器的輸出Q1.1， Q1.2控制K024，實現(xiàn)葫蘆起升方向的控制；

-K025：下降接觸器，控制器的輸出Q2.1， Q2.2控制K025，實現(xiàn)電動葫蘆下降方向的控制；

-K026： 快速接觸器，控制器的輸出Q3.1， Q3.2控制K026，實現(xiàn)電動葫蘆的快速控制；

圖4 電動葫蘆電氣控制原理圖

3.2 微型控制器在控制系統(tǒng)中的功能

1）保護功能 微型控制器在電動葫蘆電氣控制系統(tǒng)中可以實現(xiàn)多重保護功能。這些都是電動葫蘆更加安全、穩(wěn)定運行的保證。以“起升馬達剎車監(jiān)控”保護功能為例，講述控制器在實現(xiàn)這個功能的優(yōu)越性。該功能實現(xiàn)無論電動葫蘆在起升或下降啟動瞬間，控制器都會對起升馬達的剎車信號進行監(jiān)控，確保起升電機的剎車正常工作，確保葫蘆安全運行。傳統(tǒng)繼電器控制時最起碼需要一個計時器和數(shù)個繼電器來實現(xiàn)；而控制器利用自身程序中的計時模塊和數(shù)個基本邏輯模塊就能實現(xiàn)，省去了元器件的成本和接線空間，同時還減少了因為元器件的不穩(wěn)定造成的故障隱患，其優(yōu)勢一目了然。

圖5 I5為剎車監(jiān)控信號，B006為延時計時模塊

2）優(yōu)化操作 微型控制器在電動葫蘆電氣控制系統(tǒng)中還可以具有多種優(yōu)化功能。在保障葫蘆正常運行的同時，通過優(yōu)化功能，可以摒除因使用者的操作陋習而導(dǎo)致葫蘆性能、壽命大打折扣。以“防止直接快速啟動”優(yōu)化功能為例[2]，該功能主要防止操作者在使用電動葫蘆時，直接、頻繁地用快速檔位啟動起升機構(gòu)，從而造成對電機和變速箱的沖擊，大大縮短電機和變速箱的使用壽命；利用控制器的計時模塊，將葫蘆的啟動（快速或者慢速）都短時間強制地維持在慢速，這樣就達到了防止直接快速啟動的操作。巧妙地利用了控制器的自身優(yōu)點，在不增加元器件、接線的同時，不僅達到了效果，性價比還很高。

4 微型控制器在電動葫蘆控制中的優(yōu)勢和前景

1）作為電動葫蘆控制系統(tǒng)中的新星元件，除了本文介紹的優(yōu)勢外，同時還具

有以下優(yōu)勢：

小巧、使用方便，編程軟件淺學易懂。且可通過編程軟件在線監(jiān)測、讀取數(shù)據(jù)，提高維護效率。

相比獨立的開關(guān)設(shè)備，具有高度的靈活性和明顯的價格優(yōu)勢。

豐富的擴展模塊提升了其在自動化控制功能中的地位。例如：利用其通訊模塊AS-i功能，可以作為主站/從站，使用到含有現(xiàn)場總線的復(fù)雜系統(tǒng)中，大大顯示了它的功能擴展優(yōu)勢。

2）前景

隨著中國正逐步成為全球機械設(shè)備制造基地，國內(nèi)起重機行業(yè)也得到迅猛發(fā)展，在競爭激烈的市場中，企業(yè)為追求更高利潤和市場份額，微型控制器替代傳統(tǒng)繼電器或單片機成為控制解決方案，將會是盈利、技術(shù)變革的一個選擇。

為提高生產(chǎn)效率和完善管理，工廠的信息化、生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、集中監(jiān)控管理將會成為一種潮流，微型控制器強大的功能擴展絕不遜于PLC，在保證功能的同時，巨大的價格優(yōu)勢將會是一個亮點。

5 總結(jié)

本文通過簡單介紹微型控制器在電動葫蘆電氣控制上的應(yīng)用，和傳統(tǒng)繼電器控制比較，其靈活、功能強大、性價比高等特點，隨著中國電動葫蘆的發(fā)展和控制技術(shù)的提高，其應(yīng)用勢必將會有更廣闊的發(fā)展前景。

【參考文獻】

[1]西門子（中國）有限公司自動化與驅(qū)動集團.深入淺出西門子LOGO！.北京航空航天大學出版社， 2004年9月第一版.

[2]宮本智.葫蘆式起重機[M].天津：天津科學技術(shù)出版社， 2009.endprint