基于PLC港口橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的研究

陳燕鳳

【摘 要】本文以港口的橋式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)為研究對象，使用可編程序控制器（PLC）橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)的改進(jìn)。控制電路中實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)的各種功能由PLC來實(shí)現(xiàn)。最后對可編程控制器進(jìn)行軟件設(shè)計，編制出安全可靠高效的控制程序。

【關(guān)鍵詞】橋式起重機(jī);PLC;電氣控制

中圖分類號： TH215 文獻(xiàn)標(biāo)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(jī)的原理

橋式起重機(jī)主要由橋架、大車移動機(jī)構(gòu)、小車、提升機(jī)構(gòu)、駕駛室構(gòu)成。運(yùn)行時，起重機(jī)由大車電動機(jī)驅(qū)動沿車間兩邊軌道做縱向運(yùn)動;小車及提升機(jī)構(gòu)由小車電動機(jī)驅(qū)動沿橋架主梁上的軌道作橫向運(yùn)動;提升電動機(jī)驅(qū)動重物作升降運(yùn)動。橋式起重機(jī)的電力拖動主要由小車電動機(jī)一臺，大車電動機(jī)一、兩臺，提升電動機(jī)一兩臺構(gòu)成。大小車主要是控制重物的左右平移機(jī)空鉤，提升機(jī)構(gòu)只要是降升重物機(jī)空鉤。它們的工作順序如圖。

當(dāng)起重電動機(jī)處于工作狀態(tài)時，大車、小車移行機(jī)構(gòu)的電動機(jī)其負(fù)載為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載Tf，電動機(jī)工作在正向電動與反向電動狀態(tài)。提升機(jī)構(gòu)電動機(jī)其負(fù)載為位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載Tw與反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載Tf綜合。

當(dāng)橋式起重機(jī)處于提升負(fù)載時，T=TL=Tf+Tw正向電動狀態(tài)，其中T為電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

當(dāng)下放負(fù)載時電動機(jī)的工作狀態(tài)，電機(jī)反轉(zhuǎn)Tf>Tw，負(fù)載很輕，不能依靠自重下降，而電動下放，強(qiáng)力下放，此時T=TL=Tf·Tw，Tf=T+Tw。如果電機(jī)處于發(fā)電反饋制動狀態(tài)，輕載高速下放，T=TL=Tw-Tf，T+Tf=Tw，此時Tw為原動轉(zhuǎn)矩。電機(jī)處于倒拉反接制動狀態(tài)，中載、重載的低速下放，此時T=TL=Tw-Tf，T+Tf=Tw，Tw為原動轉(zhuǎn)矩。

2 電氣控制的橋式起重機(jī)

電氣控制橋式起重機(jī)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(jī)的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速、啟動與停止。凸輪控制器可以控制電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路的電阻器，以實(shí)現(xiàn)限制啟動電流、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)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(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)動的速度。凸輪控制器還具有安全保護(hù)作用。如零位保護(hù)作用由控制器的一對觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，這對觸點(diǎn)只有當(dāng)控制器在零位時才閉合。它們被串入超重機(jī)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(hù)，還有兩對觸點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)極限位置限位保護(hù)，可分別限制電動機(jī)正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)超過極限位置，保證起重機(jī)停在安全位置。

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

其中M1為起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)，M2為小車驅(qū)動電動機(jī)，M3、M4為大車驅(qū)動電動機(jī)。

3 PLC控制的橋式起重機(jī)

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

PLC控制的橋式起重機(jī)電氣系統(tǒng)，主要有配電保護(hù)、主起升機(jī)構(gòu)、副起升機(jī)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)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(nèi)的程序?qū)@些信號進(jìn)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(jìn)一步控制起重機(jī)各機(jī)構(gòu)電機(jī)的啟動、停止和運(yùn)行。各種保護(hù)信號如限位開關(guān)、過流繼電器、門開關(guān)、超載限制器等也將信號PLC的輸入模塊，起到安全保護(hù)的作用。

PLC控制橋式起重機(jī)時，在主、副鉤有鋼絲繩提升限位、重錘限位、超重限位保護(hù)，大車、小車有行程開關(guān)保護(hù)，各個設(shè)備的保護(hù)動作只影響設(shè)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(guān)檔位切換，可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)切換。

以下圖時PLC控制橋式起重機(jī)簡易的外圍電路圖接線設(shè)計圖3。

PLC輸出與輸入端子地址的分配如表1。

當(dāng)按下所要執(zhí)行動作開關(guān)，包括升降、進(jìn)退和橫向運(yùn)行，再從低速或高速選擇中選擇所需的速度檔，相應(yīng)的電動機(jī)開始轉(zhuǎn)動，橋式起重機(jī)開始執(zhí)行對應(yīng)的工作;為了保證起重機(jī)的工作安全，如果起重機(jī)運(yùn)行過程中到達(dá)限位點(diǎn)，起重機(jī)就會觸動限位保護(hù)開關(guān)，則起重機(jī)會自動停止正在執(zhí)行的操作，而且此時起重機(jī)只能運(yùn)行除此之外的其他操作;當(dāng)需要停止起重機(jī)運(yùn)行或者起重機(jī)遇到緊急危險情況時，操作人員按下停止按鈕時，所有的運(yùn)行機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行，相應(yīng)的保護(hù)裝置會執(zhí)行安全保護(hù)功能。

4 結(jié)語

通過PLC控制來橋式起重機(jī)簡化了控制線路，組裝、編程簡單，調(diào)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(yè)的機(jī)械設(shè)備使用了PLC進(jìn)行控制。

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