基于PLC控制的龍門吊自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

蔡培淳

摘 要：基于PLC控制的龍門吊自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)能夠解決龍門吊工作時(shí)通過限界狹窄的問題。文章分析PLC控制系統(tǒng)的工作原理，提出基于PLC控制的龍門吊自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的方案。

關(guān)鍵詞：PLC控制；龍門吊自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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

近些年來，我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得巨大進(jìn)步，大型工業(yè)的發(fā)展越來越迅猛。隨著龍門吊車在大型工業(yè)中的普遍應(yīng)用，提高了我國大型工業(yè)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(jìn)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(nèi)部的信息以及執(zhí)行相關(guān)操作指令。比如執(zhí)行邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算和順序運(yùn)算等。PLC普遍在控制大型機(jī)械或者生產(chǎn)過程時(shí)，通過模擬式或者數(shù)字式的輸出和輸入方式。

PLC在工作中通過不斷循環(huán)掃描來完成工作，PLC的工作內(nèi)容包括四部分：第一對數(shù)據(jù)的輸入采樣，在輸入采樣階段要讀入通端狀態(tài)，在將其存入映像寄存器里并刷新。第二相關(guān)程序執(zhí)行和通信操作，PLC首先進(jìn)行掃描執(zhí)行程序在判斷程序的跳轉(zhuǎn)地址，PLC會從映像寄存器讀出輸入端子狀態(tài)，再根據(jù)用戶的程序進(jìn)行相關(guān)邏輯運(yùn)算，在存入器件寄存器中，這些內(nèi)容會隨程序的執(zhí)行而發(fā)生變化。第三信息內(nèi)部處理以及輸出刷新處理，在程序執(zhí)行完成后，會輸出器件映像寄存器狀態(tài)，當(dāng)程序進(jìn)行到輸出處理階段時(shí)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(fā)出控制信號，驅(qū)動負(fù)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(yè)上都有廣泛應(yīng)用。但在實(shí)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(cè)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(tǒng)的系統(tǒng)做出升級。通過研發(fā)和設(shè)計(jì)PLC控制的自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能夠解決這一問題。

龍門吊車底部的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)軸用來控制其轉(zhuǎn)向，在該處安裝一個(gè)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(huán)境下的分辨率都很高，因此很適合在惡劣的環(huán)境下工作，尤其像是水、汽、油以及粉塵的環(huán)境下，實(shí)用性非常高。并且角度傳感器可通過模擬量以及PWM脈寬調(diào)制波等形式進(jìn)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(shè)定、報(bào)警、打印接口和計(jì)算機(jī)通訊接口等功能，因此最大程度上也加強(qiáng)了角度傳感器的功能。在工作中，根據(jù)龍門吊通過限界計(jì)算最大轉(zhuǎn)向角度，轉(zhuǎn)動角度超出某一限定值時(shí)，傳感器產(chǎn)生電壓信號并將其輸入PLC 控制器。再由控制器發(fā)出程序指令，通過變頻器控制螺旋升降機(jī)，推動轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向[2]。螺旋升降機(jī)的當(dāng)前位置能夠通過位移傳感器來反饋，PLC能夠根據(jù)反饋的值進(jìn)而控制螺旋升降機(jī)到指定位置，控制輪子轉(zhuǎn)向。龍門吊車左右兩邊轉(zhuǎn)向輪在工作中要同步轉(zhuǎn)動，這樣能夠保持平穩(wěn)行駛。

當(dāng)系統(tǒng)處于自動轉(zhuǎn)向狀態(tài)時(shí)，角度傳感器在檢測到輪子的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)后，可以進(jìn)行自動轉(zhuǎn)向操作；龍門吊往左邊轉(zhuǎn)向時(shí)需要角度傳感器檢測到轉(zhuǎn)動的角度值，與此同時(shí)會發(fā)出電信號，輸入到PLC控制器中， PLC會發(fā)出指示命令來控制螺旋升降機(jī)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)向左邊轉(zhuǎn)向的目的；如果轉(zhuǎn)向角度小于某一度數(shù)時(shí)，系統(tǒng)檢測的角度傳感器信號會控制兩側(cè)輪子讓其能夠在適當(dāng)?shù)慕嵌葍?nèi)轉(zhuǎn)動，要控制好轉(zhuǎn)動角度，防止意外。與此同時(shí)，不應(yīng)該忽略左側(cè)角度傳感器的檢測值，一般來說當(dāng)距離處于警戒值范圍內(nèi)，不做反應(yīng)。

3 控制系統(tǒng)基本情況的分析

該系統(tǒng)采用PLC程序控制，程序的關(guān)鍵是要理清系統(tǒng)工作過程中實(shí)際需要的控制關(guān)系，以及控制器中的信號處理及程序指令[2]。該系統(tǒng)的功能模塊主要包括PLC控制、信號控制、轉(zhuǎn)向控制以及角度控制。轉(zhuǎn)向信號由信號控制模塊產(chǎn)生，在講轉(zhuǎn)向信號輸入到PLC控制器；整個(gè)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(zhí)行，控制這個(gè)系統(tǒng)的工作過程。位置控制的主要功能是反饋螺旋升降機(jī)的角度和位置；轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向則由轉(zhuǎn)動控制控制。

4 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

具體控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

角度傳感器測出轉(zhuǎn)角值，當(dāng)轉(zhuǎn)角值大于某個(gè)參考值時(shí)，信號控制模塊就會產(chǎn)生以電信號的形式發(fā)出轉(zhuǎn)向信號，將轉(zhuǎn)向信號輸入PLC控制器。PLC作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分，電壓輸入到PLC中并且進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并根據(jù)程序執(zhí)指令[2]。將螺旋升降機(jī)的角度值和當(dāng)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(jù)反饋的位置以及轉(zhuǎn)向信號發(fā)出控制指令，最后通過變頻器來控制螺旋升降機(jī)的轉(zhuǎn)向效果。

5 結(jié)束語

文章通過對PLC的工作原理、控制系統(tǒng)的工作原理、控制系統(tǒng)基本情況進(jìn)行全面的討論與分析，最后得出控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)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(jié)省了經(jīng)濟(jì)，相信該系統(tǒng)能夠在以后的工作中發(fā)揮巨大的價(jià)值。

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