龍門吊中的PLC控制

摘 要：電磁式龍門起重機是企業(yè)的重要生產(chǎn)機械之一，但是起重事故時有發(fā)生，其中一部分是電氣系統(tǒng)故障引起的，如果對龍門吊進行增設PLC控制改造，進一步提高設備的自動化程度和安全性，增設PLC可以很大程度上減少繼電器接觸器的使用量，這樣一來最大的好處就是直接降低了故障率。

關鍵詞：龍門吊；PLC；電氣控制系統(tǒng)；

中圖分類號：TM32 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-08-00-01

電磁式龍門起重機的工作環(huán)境比較惡劣，頻繁地時開時停、接電次數(shù)多，主鉤所用的電動機經(jīng)常處于啟動、調(diào)速、制動和正反轉的工作狀態(tài)。負載不規(guī)律、時重時輕，經(jīng)常要承受較大的過載和機械沖擊。

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器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬

增設PLC可以很大程度上減少繼電器接觸器的使用量，這樣一來最大的好處就是直接降低了故障率。因為在繼電器接觸器控制的龍門吊等起重設備中所出現(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、鐵心、線圈由于震動、油污、灰塵、大電流等造成結構損壞、觸點燒蝕粘連、線圈燒毀等故障。這些問題的直接結果就是使設備停用影響生產(chǎn)，造成一定的經(jīng)濟損失，特別是碼頭泊位、船臺等一線作業(yè)場所使用的起重設備一旦停止運行損失將會很嚴重的。其次，繼電器接觸器控制接線量大，線路復雜，在后期的使用維護維修是比較麻煩。龍門吊電氣控制系統(tǒng)由若干個電氣控制子系統(tǒng)組成，其中起升部分的電氣控制系統(tǒng)既是整個電氣控制系統(tǒng)的關鍵。

起升控制電路部分為整個龍門吊電氣控制系統(tǒng)中十分關鍵的部分，龍門吊主要任務就是起吊重物，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、制動與啟動、主鉤慢速、主鉤中速、主鉤快速，起升機構對拖動系統(tǒng)有一定的要求，要滿足以下幾點要求：（1）空鉤時要求能夠快速升降以減小輔助工時，輕載時的提升速度應大于額定負載時的提升速度，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，而輕載時的速度沒有什么特殊要求。（2）有一定的調(diào)速范圍和適當?shù)牡退賲^(qū)，低速區(qū)時則主要是針對提升重物開始消除傳動間隙張緊鋼絲繩或重物到達預定位置時能夠準確平穩(wěn)地放下到預定位置。（3）下降時根據(jù)負載的大小，電動機可以是電動狀態(tài)也可以是倒拉反轉制動狀態(tài)或者是再生發(fā)電制動狀態(tài)。（4）在制動時為了安全可靠應采用電氣制動和機械抱閘制動相結合。

目前PLC的I/O點數(shù)平均價格還是比較高的，應該合理選擇點數(shù)，既不能不夠用也不能浪費點數(shù)，此外還要留有一定的裕量，一般在保證夠用的基礎上在留有10%-15%的備用端子，主要是為以后的技改做準備。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控制中輸入輸出點數(shù)均在20個以內(nèi)。輸入端子都是開關量輸入沒有涉及到模擬量，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，因為繼電器輸出型電壓范圍寬、導通壓降小、價格便宜，即可以控制交流負載也可以控制直流負載。PLC 的基本單元就可以滿足要求也不需要另外增加模塊擴充點數(shù)。

PLC的接線圖主要有PLC和外部繼電器、開關器件的接線，PLC和變頻器之間的接線。在這里用接線號表示硬線之間的連接。PLC的輸出端子信號一部分作為變頻器的輸入信號，控制變頻器以此進一步控制起升電動機的升、降、快中慢三速。PLC的輸入信號主要來自外部的控制器、空開觸點、按鈕、限位，還有變頻器的故障和運行信號反饋。

系統(tǒng)的模擬調(diào)試。將設計好的程序寫入PLC后，首先逐條檢查，并改正寫入時的錯誤。用戶程序一般現(xiàn)在實驗室模擬調(diào)試，實際的輸入信號可以用開關按鈕來模擬，各輸出量的通/斷狀態(tài)用PLC上有關的發(fā)光二極管來顯示，一般不接實際負載?？梢愿鶕?jù)更能圖表，在適當?shù)臅r候用開關或按鈕來模擬實際的反饋信號。在調(diào)試時應充分考慮各種可能情況，對系統(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、各種可能的進展路線都應該逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應該及時修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種情況下輸入量、輸出量之間的關系完全符合要求。如果程序中某些定時器或計時器的設定值過大，為了縮短調(diào)試時間，可以在調(diào)試時將他們減小，模擬調(diào)試結束后在寫入他們的實際設定值。再設計和模擬調(diào)試程序的同時可以設計、制作控制臺或控制柜，PLC其他之外的硬件安裝、接線工作也可以同時進行

基于繼電器接觸器控制的該龍門起重機電氣控制系統(tǒng)總體比較簡單，但是其自動化程度和安全穩(wěn)定性已經(jīng)無法滿足實際生產(chǎn)的需要，經(jīng)過PLC控制系統(tǒng)的設計改造后，龍門吊的整個控制系統(tǒng)的自動化程度、系統(tǒng)穩(wěn)定性、工作性能都有所提高，設備故障率明顯降低、人機操作性能得到改善、維護檢修周期變長、使用壽命得到了延長。這些都說明了龍門吊起升PLC控制系統(tǒng)設計是符合生產(chǎn)需要的，達到了設計預期目標.

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