基于PLC控制的橋式起重機(jī)電氣設(shè)計(jì)分析

崔學(xué)鋒 袁歡歡

【摘?要】橋式起重機(jī)傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)接線復(fù)雜，運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)故障，控制效果較弱，維護(hù)維修困難。本文以PLC控制系統(tǒng)為例進(jìn)行分析，該系統(tǒng)提供AC800M控制器硬件配置信息，將其應(yīng)用到橋式起重機(jī)控制中，具有控制線路簡單、控制系統(tǒng)安全智能等特點(diǎn)，可以有效提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】PLC控制;橋式起重機(jī);電氣設(shè)計(jì)

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，具有靈敏性、安全性、簡單性等特征，在提高電氣自動(dòng)化設(shè)備控制效果、運(yùn)行性能和調(diào)試效率等方面體現(xiàn)出非常重要的應(yīng)用價(jià)值。因此，如何科學(xué)應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的智能化、自動(dòng)化發(fā)展是相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員必須思考和解決的問題。

1PLC技術(shù)概述

PLC技術(shù)主要指的是可以展開編輯的控制器，通過將該技術(shù)應(yīng)用于電氣工程自動(dòng)化控制中能夠?qū)ぷ髦挟a(chǎn)生的數(shù)據(jù)展開全面計(jì)算，也能夠自動(dòng)對(duì)計(jì)算結(jié)果展開分析，并且利用系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。對(duì)于PLC技術(shù)來說，該技術(shù)包括了數(shù)據(jù)輸入、輸出以及存儲(chǔ)裝置。在一般情況下，工作人員可以根據(jù)工作需求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面設(shè)置，并且根據(jù)工作項(xiàng)目的不同需求，對(duì)工作環(huán)節(jié)進(jìn)行減少或增加，在工作需要的前提之下也可以連接額外的設(shè)備。PLC技術(shù)本身就具備相對(duì)較強(qiáng)的性能，在使用過程中便捷且不容易被干擾，后期的維護(hù)也相對(duì)簡單，其優(yōu)點(diǎn)在自動(dòng)化控制工程方面起到了非常大的作用。電氣系統(tǒng)如果采用PLC控制方式，就會(huì)減少部分人工環(huán)節(jié)，相當(dāng)于只要是通過內(nèi)部線路將它與相應(yīng)的軟件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，就能夠確保電氣控制系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定，降低相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。

2關(guān)于橋式起重機(jī)

橋式起重機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車沿軌道縱向前后運(yùn)動(dòng)，另一車及提升機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，沿橋架軌道控制設(shè)備左右運(yùn)動(dòng)。若升降重物，則由起重電機(jī)驅(qū)動(dòng)垂直運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)重物多角度、多方面運(yùn)動(dòng)。而PLC橋式起重機(jī)的電氣系統(tǒng)由配電保護(hù)板塊、主副起升機(jī)板塊、PLC控制模塊等構(gòu)成，各個(gè)模塊由PLC控制器、變頻器、糾偏設(shè)置、安全保護(hù)構(gòu)成。ABB品牌的PLC控制器由AC800M控制器、機(jī)柜、CB（ControlBuilder）編程工具、I/O中心、CEX-bus通信線、CPU、DIN軌道等內(nèi)容構(gòu)成。

3PLC的特點(diǎn)

簡單高效是PLC技術(shù)的一大優(yōu)勢，PLC的安裝對(duì)環(huán)境要求不高，在連接時(shí)把接口端和執(zhí)行檢測相關(guān)設(shè)備進(jìn)行正確連接就可實(shí)現(xiàn)PLC的正常工作。工作人員可以對(duì)控制系統(tǒng)中的模塊進(jìn)行靈活改變，擁有更快的運(yùn)行速度和更高的可靠性。同時(shí)PLC技術(shù)的實(shí)用性很強(qiáng)，能夠適用與各種場合，而且編程簡單，即使編程人員不具備專業(yè)的編程知識(shí)頁而已很快上手使用。PLC在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上一般采用的是集成化程度很高的微型計(jì)算機(jī)，使PLC技術(shù)在使用時(shí)更加方便靈活，用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，比如工業(yè)生產(chǎn)控制、過程檢測、電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)、智能化系統(tǒng)等。除以上兩個(gè)優(yōu)勢外，PLC技術(shù)的抗干擾能力極強(qiáng)，這一優(yōu)點(diǎn)也使得PLC技術(shù)能夠被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)中。該技術(shù)應(yīng)用屏蔽方式提高抗干擾能力，其控制電源是電網(wǎng)提供，但是電網(wǎng)提高電源的方式很容易受到機(jī)器故障、電網(wǎng)短路、設(shè)備的啟動(dòng)和停止等干擾，對(duì)PLC供電產(chǎn)生影響，會(huì)造成PLC程序錯(cuò)誤，使自動(dòng)化控制設(shè)備失控。在對(duì)PLC進(jìn)行處理時(shí)，一方面會(huì)提高安全性，另一方面是減小電磁干擾。

4PLC橋式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)

4.1變頻器設(shè)計(jì)

橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)選擇AC800M控制器，而其變頻器優(yōu)勢突出：（1）軟件性能好，控制程序?qū)ψ兞控?fù)載的速度、轉(zhuǎn)矩、電氣制動(dòng)控制效果突出。（2）安全性能突出，保護(hù)功能齊全，過流、過載、過壓都有報(bào)警和保護(hù)功能。（3）具有限流功能，系統(tǒng)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)影響小，不會(huì)影響電網(wǎng)其他設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。（4）具有零速轉(zhuǎn)矩功能，吊鉤從運(yùn)行到降為零速，系統(tǒng)先產(chǎn)生一定轉(zhuǎn)矩，指導(dǎo)電磁制動(dòng)器抱住電動(dòng)機(jī)軸，避免溜鉤。

4.2順序控制

電氣自動(dòng)化設(shè)備主要采用順序控制的模式與其他系統(tǒng)進(jìn)行輔助工作，而PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)順序控制模式的直接控制。目前，大量企業(yè)對(duì)資源利用率的提高給予了充分的關(guān)注和重視，因此，如何科學(xué)應(yīng)用新型技術(shù)，避免企業(yè)在經(jīng)營和管理過程中出現(xiàn)不必要的資源浪費(fèi)，提高資源的利用率是相關(guān)人員必須思考和解決的問題。PLC控制系統(tǒng)通過應(yīng)用順序控制方式，可以單向控制電氣自動(dòng)化設(shè)備的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和生產(chǎn)流程，不僅可以提高電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制效率和效果，還能盡可能縮小資源的使用量，起到節(jié)約資源和保護(hù)資源的作用。在具體的工程實(shí)踐中，通過應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)的順序控制模式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量的有效控制，進(jìn)一步改善和優(yōu)化繼電器相關(guān)控制元件，從而使電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制具有高度的靈敏性和順序性，避免出現(xiàn)控制效果差和控制順序混亂等問題。

4.3在開關(guān)量邏輯控制中的應(yīng)用

電氣設(shè)備運(yùn)行過程中，其開關(guān)之間有著非常復(fù)雜的關(guān)聯(lián)。電氣自動(dòng)化設(shè)備能否穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵在于能否對(duì)邏輯開關(guān)進(jìn)行有效控制。針對(duì)這一問題，可充分利用PLC對(duì)電氣設(shè)備的邏輯開關(guān)進(jìn)行自動(dòng)化控制，從而保障電氣系統(tǒng)的有運(yùn)行。PLC技術(shù)有著極其強(qiáng)大的抗干擾能力，且安全性、可靠性與其他控制技術(shù)相比，有著絕對(duì)優(yōu)勢。通過在線路中加裝屏蔽雙絞線與磁環(huán)，能夠有效降低環(huán)境因素對(duì)內(nèi)部電路造成的干擾。在PLC技術(shù)的應(yīng)用過程中，可將指令輸入其可編輯存儲(chǔ)區(qū)，然后通過輸入接口與輸出接口，將指令傳送至運(yùn)行系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)操作對(duì)象的有效控制。通過PLC技術(shù)，根據(jù)電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)間與開關(guān)，對(duì)設(shè)備邏輯開關(guān)進(jìn)行合理控制，一旦邏輯開關(guān)的設(shè)置值發(fā)生變化，控制開關(guān)就會(huì)自動(dòng)閉合，從而有效保障電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，為了提升邏輯開關(guān)的控制水平，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，合理設(shè)置控制開關(guān)的閉合路徑與實(shí)踐，以進(jìn)一步提升電氣自動(dòng)化控制的運(yùn)行水平。

結(jié)束語

綜上所述，針對(duì)橋式起重機(jī)的作業(yè)需求及相關(guān)機(jī)構(gòu)參數(shù)，提出以PLC技術(shù)對(duì)其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并對(duì)其硬件系統(tǒng)等進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。由PLC系統(tǒng)技術(shù)支持的橋式起重機(jī)，其系統(tǒng)安全性突出，且操作簡便，可大大提高橋式起重機(jī)的控制性能，提高起重機(jī)工作效率。本文在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，提出以PLC控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器、電阻調(diào)速等，對(duì)電氣控制系統(tǒng)及電路保護(hù)進(jìn)行安全設(shè)計(jì)，將橋式起重機(jī)的控制效率簡化分析。采用PLC技術(shù)，還可以及時(shí)檢測出系統(tǒng)存在的不良現(xiàn)象，提前發(fā)現(xiàn)安全隱患并報(bào)警，有利于及時(shí)排除故障，降低故障后果，提高起重機(jī)的實(shí)際工作效率，所以PLC技術(shù)在當(dāng)前及未來的市場中應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]白帥麗，劉保朝.基于PLC控制的自動(dòng)線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].電子世界，2019（23）：161-162.

[2]蔣強(qiáng)，李瑞寧，張?jiān)?電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2019（12）：188-189.

[3]李世鈞.電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用[J].冶金管理，2019（23）：43+45.

[4]馮軍.PLC技術(shù)優(yōu)勢及在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，16（35）：96-97.

[5]徐鹿眉，王希鳳，喬爽，李萍，宋起超.專業(yè)認(rèn)證背景下PLC復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)探討[J].中國設(shè)備工程，2019（23）：214-215.

（作者單位：河南工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院）