PLC在起重機(jī)的電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探析

張崇亮

四川長起起重設(shè)備有限公司 成都 611130

近幾年來，隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，許多工廠需要性能良好的起重機(jī)進(jìn)行作業(yè)。起重器作業(yè)要求具備穩(wěn)定、安全、可靠的低速就位性能，對于調(diào)速控制的準(zhǔn)確率要求較高，因此需要配備先進(jìn)、可靠的電氣系統(tǒng)。傳統(tǒng)起重機(jī)的電力系統(tǒng)存在許多缺點(diǎn)，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷創(chuàng)新與優(yōu)化，起重機(jī)電氣系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器進(jìn)行電氣控制，同時(shí)獲得了較好的效果。在控制點(diǎn)較多的起重機(jī)中，PLC技術(shù)取代了傳統(tǒng)的繼電器控制模式。

1 PLC技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

PLC是以微處理機(jī)核心，利用數(shù)字控制技術(shù)制成的新一代控制器。PLC主要通過循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作，對輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，且循環(huán)掃描周期所需時(shí)間短，這使得輸出糾正速度快，能夠提高控制的準(zhǔn)確性。PLC控制器有可控性好、信息化水平高的優(yōu)勢，PLC控制器能夠通過邏輯設(shè)計(jì)將軟硬件控制聯(lián)系起來，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)設(shè)功能的控制，并且系統(tǒng)中采用了新型信息通信技術(shù)，例如總線技術(shù)、網(wǎng)關(guān)以及邏輯地址等[1]。但是PLC控制器需要不斷的升級與優(yōu)化，從而更好的保障PLC控制器的可靠性，為系統(tǒng)的在線監(jiān)測、維護(hù)保養(yǎng)提供真實(shí)的依據(jù)。隨著我國PLC技術(shù)的不斷提升，各項(xiàng)功能也不斷完善，例如現(xiàn)場控制系統(tǒng)方案已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，能夠?yàn)檫\(yùn)營提供有力支持，并且進(jìn)一步提升了系統(tǒng)監(jiān)測的準(zhǔn)確度，減少了故障的出現(xiàn)。

2 PLC在起重機(jī)電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 PLC電氣系統(tǒng)簡介

起重機(jī)整個(gè)電氣控制系統(tǒng)主要可以分為：主、副升降機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，配電保護(hù)系統(tǒng)，運(yùn)行系統(tǒng)這幾部分。當(dāng)起重機(jī)作業(yè)時(shí)，能夠通過控制平臺的按鈕或手柄進(jìn)行操作，將輸出信號傳輸給PLC控制系統(tǒng)，然后通過內(nèi)置處理器對信號進(jìn)行處理，再將處理后的信號傳輸給控制設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對起重機(jī)開機(jī)、關(guān)機(jī)以及運(yùn)行的控制。此外，起重機(jī)的限位功能、過載保護(hù)功能以及超載限制功能也會(huì)自動(dòng)將預(yù)設(shè)參數(shù)輸入到PLC控制器中，從而保護(hù)起重機(jī)的安全運(yùn)行。

2.2 PLC輸入輸出系統(tǒng)的信號設(shè)計(jì)

根據(jù)起重機(jī)工作的一般需求，需要實(shí)現(xiàn)對以下信號的控制：主副鉤的升降信號以及具體檔位，大小車的移動(dòng)方向信號以及移動(dòng)檔位，主副起升限位以及大小車限位，安全門的開啟與關(guān)閉，啟動(dòng)、停止、照明、電鈴、變頻器復(fù)位、熱繼電器、超載以及變頻器故障信號；需要手動(dòng)操作的輸入信號。

2.3 PLC邏輯運(yùn)算

PLC控制器主要是采用循環(huán)掃描的工作方式，也就是通過循環(huán)實(shí)現(xiàn)“收集輸入量、執(zhí)行指令、輸入數(shù)值”的方式來控制電氣系統(tǒng)的運(yùn)行，掃描將從最開始的指令著手，如果出現(xiàn)意外中斷或跳轉(zhuǎn)的指令，程序會(huì)按照存儲順序進(jìn)行依次執(zhí)行，循環(huán)結(jié)束之后會(huì)重新進(jìn)入下一個(gè)掃描循環(huán)。PLC控制器中的內(nèi)部邏輯功能可以分為四個(gè)功能：安全防護(hù)、功能控制、故障輸出以及各設(shè)備控制。因此在應(yīng)用PLC控制器時(shí)，需要考慮到各設(shè)備之間的邏輯關(guān)系，在確保程序正確的情況下，盡可能簡化程序，從而便于系統(tǒng)的維修與養(yǎng)護(hù)。

2.4 PLC選型

根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出信號的數(shù)量、參數(shù)以及要求選擇合適規(guī)格的PLC信號，筆者以TENKTS S2-500HC系列的起重機(jī)為例，其CPU為351CN，這種CUP具有28個(gè)輸入點(diǎn)和20個(gè)輸出點(diǎn)，能夠拓展為287路數(shù)字量的I/O點(diǎn)，同時(shí)包括8個(gè)獨(dú)立計(jì)算器和4個(gè)脈沖輸出通道，32K字節(jié)儲存空間；同時(shí)擁有通訊編程功能，具有較多的指令功能，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和計(jì)算處理。在應(yīng)用PLC控制器之后，起重機(jī)的調(diào)速控制的范圍以及準(zhǔn)確度有了較大的提升，能夠滿足一些定位控制要求高的工程；同時(shí)能夠有效改善電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況，通過PLC實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉，從而降低由于快速啟動(dòng)造成的機(jī)械損傷，從而大大減少對起重機(jī)的損傷。同時(shí)，PLC應(yīng)用能夠減少繼電器的數(shù)量，從而提高系統(tǒng)的集成水平，能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)有助于降低故障發(fā)生率。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)設(shè)備故障的時(shí)候，能夠全力矩輸出，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。對于起重機(jī)超載、限位以及相應(yīng)的工作狀態(tài)都有較好的警示。

3 PLC應(yīng)用過程中需要注意的地方

3.1 提高信號傳輸穩(wěn)定性

目前起重機(jī)電氣系統(tǒng)主要采取的可編程邏輯器進(jìn)行自動(dòng)控制。可編程邏輯器主要是采用流量控制的方式，可分為控制部分與執(zhí)行部分，控制部分主要是利用PLC控制器進(jìn)行控制，執(zhí)行部分主要是利用自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備完成。自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用不但突破了傳統(tǒng)人工設(shè)備控制的缺陷，同時(shí)提升了生產(chǎn)效率。例如通過采用多級濾波處理技術(shù)，并調(diào)整集成電壓，從而減少其對系統(tǒng)的影響；或者是通過安裝屏蔽層變比為1:1的隔離變壓器，減少設(shè)備接地的影響，還可以考慮加入LC濾波電路。

3.2 提高系統(tǒng)的抗干擾性

PLC控制器工作環(huán)境復(fù)雜，而輸入輸出設(shè)備以及信號通道都建設(shè)在電場與磁場中，導(dǎo)線之間可能會(huì)出現(xiàn)多種多樣的干擾現(xiàn)象，這對于系統(tǒng)的運(yùn)行造成了嚴(yán)重的影響。為了提高系統(tǒng)的抗干擾性，需要在信號通道中加入屏蔽線，從而減小電磁干擾的影響。同時(shí)還要重視接線點(diǎn)的合理性，減少磁場耦合干擾的影響。例如在信號兩極之間加入濾波器，矯正參考點(diǎn)的電位，采用動(dòng)態(tài)零點(diǎn)，能夠有效避免電位漂移。

4 結(jié)束語

起重機(jī)在現(xiàn)代社會(huì)中的各個(gè)行業(yè)都有普及使用，是一種常用的工具，但是傳統(tǒng)其中及的電氣控制中存在許多問題，維修與優(yōu)化也較為困難，且元件隨著現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)逐漸被淘汰，一旦出現(xiàn)故障，查找與維修也非常困難，影響了起重機(jī)的應(yīng)用效率。隨著現(xiàn)代控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)由于其可靠性高、控制準(zhǔn)確、靈活性好的優(yōu)勢，在起重機(jī)電氣設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。

[1]于勝旺,李曉勉,劉建剛，等.基于PLC控制的橋式起重機(jī)電氣設(shè)計(jì)[J].科技信息，2013,15(14):382-384.

[2]魏永紅.PLC在起重機(jī)的電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用淺論[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013,23(11):52-56.

[3]王悅州.PLC控制的橋式起重機(jī)電氣設(shè)計(jì)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016,23(15):2877-2877.