基于PLC港口橋式起重機控制系統的研究

陳燕鳳

【摘 要】本文以港口的橋式起重機電氣控制系統為研究對象，使用可編程序控制器（PLC）橋式起重機控制系統的改進。控制電路中實現橋式起重機的各種功能由PLC來實現。最后對可編程控制器進行軟件設計，編制出安全可靠高效的控制程序。

【關鍵詞】橋式起重機;PLC;電氣控制

中圖分類號： TH215 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）28-0091-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.28.037

【Abstract】The port bridge crane electrical control system is used as the research object in this passage， using PLC bridge crane to control the improvement of the system.The various functions of bridge crane are realized by PLC in the control circuit. At last， a software was designed to the programmable controller， and a safe， reliable and efficient control program is completed.

【Key words】Bridge crane; PLC; Electrical control

1 橋式起重機的原理

橋式起重機主要由橋架、大車移動機構、小車、提升機構、駕駛室構成。運行時，起重機由大車電動機驅動沿車間兩邊軌道做縱向運動;小車及提升機構由小車電動機驅動沿橋架主梁上的軌道作橫向運動;提升電動機驅動重物作升降運動。橋式起重機的電力拖動主要由小車電動機一臺，大車電動機一、兩臺，提升電動機一兩臺構成。大小車主要是控制重物的左右平移機空鉤，提升機構只要是降升重物機空鉤。它們的工作順序如圖。

當起重電動機處于工作狀態時，大車、小車移行機構的電動機其負載為反抗性恒轉矩負載Tf，電動機工作在正向電動與反向電動狀態。提升機構電動機其負載為位能性恒轉矩負載Tw與反抗性恒轉矩負載Tf綜合。

當橋式起重機處于提升負載時，T=TL=Tf+Tw正向電動狀態，其中T為電動機電磁轉矩，TL為負載轉矩。

當下放負載時電動機的工作狀態，電機反轉Tf>Tw，負載很輕，不能依靠自重下降，而電動下放，強力下放，此時T=TL=Tf·Tw，Tf=T+Tw。如果電機處于發電反饋制動狀態，輕載高速下放，T=TL=Tw-Tf，T+Tf=Tw，此時Tw為原動轉矩。電機處于倒拉反接制動狀態，中載、重載的低速下放，此時T=TL=Tw-Tf，T+Tf=Tw，Tw為原動轉矩。

2 電氣控制的橋式起重機

電氣控制橋式起重機主要使用凸輪控制器來控制，凸輪控制器是一種大型手動控制電器。用以直接操作與控制電動機的正反轉、調速、啟動與停止。凸輪控制器可以控制電動機轉子回路的電阻器，以實現限制啟動電流、調節轉速的作用。扳動凸輪控制器手柄，使其處于不同擋，則短接電阻值不同。調整電動機轉動的速度。凸輪控制器還具有安全保護作用。如零位保護作用由控制器的一對觸點實現，這對觸點只有當控制器在零位時才閉合。它們被串入超重機啟停控制電路，只有在零位時才允許啟動，并由接觸器自鎖。凸輪控制器有斷電保護，還有兩對觸點可實現極限位置限位保護，可分別限制電動機正轉及反轉超過極限位置，保證起重機停在安全位置。

根據貨物的大小來選擇不同的控制方式，以下是10噸橋起重機電氣控制主電路圖2。

其中M1為起升機構電動機，M2為小車驅動電動機，M3、M4為大車驅動電動機。

3 PLC控制的橋式起重機

采用電氣控制橋式起重機，一般都使用繼電器觸點控制方式、繞線轉子異步電動機和轉子串電阻的調速方式，電氣元件比較多，電能損失大，調速范圍有限，而且繼電器和接觸器的觸點容易損壞，可靠性差，容易出故障，維護起來比較麻煩，影響生產。

PLC控制的橋式起重機電氣系統，主要有配電保護、主起升機構、副起升機構、大車運行機構、小車運行機構和PLC控制等。通過主令控制器、按鈕等手動控制裝置，把信號傳遞給PLC的輸入模塊，CPU內的程序對這些信號進行處理，再由輸出模塊輸出控制信號控制中間繼電器、指示燈、報警器、顯示裝置等。中間繼電器帶動大的接觸器，進一步控制起重機各機構電機的啟動、停止和運行。各種保護信號如限位開關、過流繼電器、門開關、超載限制器等也將信號PLC的輸入模塊，起到安全保護的作用。

PLC控制橋式起重機時，在主、副鉤有鋼絲繩提升限位、重錘限位、超重限位保護，大車、小車有行程開關保護，各個設備的保護動作只影響設備本身的動作。吊鉤升降與小車前行和后退、大車左行和右行有操作互鎖。主鉤、副鉤、大車、小車速度由主令開關檔位切換，可實現平穩切換。

以下圖時PLC控制橋式起重機簡易的外圍電路圖接線設計圖3。

PLC輸出與輸入端子地址的分配如表1。

當按下所要執行動作開關，包括升降、進退和橫向運行，再從低速或高速選擇中選擇所需的速度檔，相應的電動機開始轉動，橋式起重機開始執行對應的工作;為了保證起重機的工作安全，如果起重機運行過程中到達限位點，起重機就會觸動限位保護開關，則起重機會自動停止正在執行的操作，而且此時起重機只能運行除此之外的其他操作;當需要停止起重機運行或者起重機遇到緊急危險情況時，操作人員按下停止按鈕時，所有的運行機構停止運行，相應的保護裝置會執行安全保護功能。

4 結語

通過PLC控制來橋式起重機簡化了控制線路，組裝、編程簡單，調試直觀，安全性能高，使用PLC更易于排除故障，大大提高工作效率。目前各行各業的機械設備使用了PLC進行控制。

【參考文獻】

[1]張萬忠.可編程控制器入門與應用[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2]張運波.工廠電氣控制技術[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3]徐田龍.橋式起重機的電氣改造方式分析[J].中國高新技術企業，2017（09）：23-24.

[4]朱學軍.PLC在起重機并車控的應用[J].機床電器，2002（1）：27-29.