門(mén)坐式起重機(jī)的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)檢驗(yàn)方法研究

摘要：目前，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)已成為門(mén)坐式起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“門(mén)機(jī)”）的標(biāo)配，在門(mén)機(jī)上配置了遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)跟車(chē)、遠(yuǎn)程定位、自動(dòng)剎車(chē)、故障提示等功能。但在門(mén)機(jī)的日常使用過(guò)程中，由于門(mén)機(jī)的性能和結(jié)構(gòu)等原因，容易出現(xiàn)一些安全事故。針對(duì)此種情況，根據(jù)門(mén)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及工作原理，制定一套具有針對(duì)性的檢驗(yàn)方法和流程是很有必要的。以某港口企業(yè)用門(mén)機(jī)為例，結(jié)合檢驗(yàn)實(shí)例探討了PLC檢驗(yàn)流程和方法，以期對(duì)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)檢驗(yàn)提供參考。

關(guān)鍵詞：門(mén)坐式起重機(jī)；遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)；檢驗(yàn)方法

一、檢驗(yàn)前準(zhǔn)備

（一）檢查設(shè)備清單

在檢驗(yàn)前應(yīng)檢查設(shè)備清單，確保清單上的設(shè)備數(shù)量和型號(hào)與現(xiàn)場(chǎng)一致，設(shè)備名稱(chēng)、供應(yīng)商名稱(chēng)等應(yīng)填寫(xiě)齊全，設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)也應(yīng)填寫(xiě)清晰。此外，還應(yīng)檢查設(shè)備名稱(chēng)、型號(hào)和數(shù)量與現(xiàn)場(chǎng)是否一致，記錄應(yīng)做到一機(jī)一檔，且電子文檔應(yīng)齊全。

（二）確定檢驗(yàn)項(xiàng)目

在完成設(shè)備清單的確認(rèn)后，根據(jù)設(shè)備清單中的檢驗(yàn)項(xiàng)目和檢驗(yàn)要求確定檢驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)量。主要檢驗(yàn)項(xiàng)目如表1。

1.檢查與PLC相關(guān)的電氣安全要求：在門(mén)機(jī)上設(shè)置與門(mén)機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)有關(guān)的電氣安全要求時(shí)：①應(yīng)具有防止誤操作的功能；②應(yīng)有防止誤操作的措施；③當(dāng)出現(xiàn)可能導(dǎo)致誤操作的故障時(shí)，能有效地對(duì)操作者發(fā)出警報(bào)信息。

2.檢查PLC供電電源是否滿(mǎn)足要求：首先應(yīng)確認(rèn)PLC電源回路中的接線是正確和牢固的；其次還應(yīng)檢查PLC供電電源是否滿(mǎn)足門(mén)機(jī)安全要求所需的功率；最后還應(yīng)檢查PLC供電電源與PLC所接設(shè)備是否匹配[1]。

3.檢測(cè)PLC的輸入輸出信號(hào)：首先需確認(rèn)PLC輸出繼電器（常閉）觸點(diǎn)和信號(hào)指示燈（常亮）均應(yīng)處于接通狀態(tài)，且輸入指示燈應(yīng)正常；其次還需確認(rèn)輸出繼電器（常閉）觸點(diǎn)和信號(hào)指示燈（常亮）均應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)，且輸入指示燈應(yīng)正常；最后還需確認(rèn)PLC的輸出繼電器觸點(diǎn)是否符合設(shè)計(jì)要求，且信號(hào)指示燈應(yīng)正常。

4.檢測(cè)門(mén)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、位置和速度：首先應(yīng)確認(rèn)門(mén)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和速度是否符合設(shè)計(jì)要求；其次還需確認(rèn)門(mén)機(jī)運(yùn)行參數(shù)和速度是否符合設(shè)備安裝說(shuō)明和操作手冊(cè)的要求；最后還需確認(rèn)門(mén)機(jī)運(yùn)行參數(shù)和速度是否存在安全隱患，是否會(huì)影響到起重機(jī)的安全操作。

二、檢查電氣線路

在檢查PLC電氣線路時(shí)，首先需要對(duì)PLC的電氣原理圖進(jìn)行分析，如圖1；然后使用萬(wàn)用表和兆歐表對(duì)PLC的輸入和輸出端進(jìn)行檢查。另外，還需要對(duì)PLC的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢查。其中，輸入端主要檢查輸入信號(hào)的頻率、極性等；輸出端主要檢查輸出信號(hào)的頻率、極性、幅度等。

當(dāng)輸入端信號(hào)存在故障時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致輸出端信號(hào)產(chǎn)生異常，例如某一信號(hào)為120 Hz，而另一信號(hào)為10 Hz，則在30s內(nèi)會(huì)造成電流值的波動(dòng)。在對(duì)輸出端進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以使用萬(wàn)用表判斷是否存在電流異常情況。首先對(duì)線圈兩端進(jìn)行測(cè)量，若其有電壓存在，則表明有電；然后檢測(cè)線圈匝數(shù)和匝間電阻值，若數(shù)值為0，則表明有短路現(xiàn)象發(fā)生；接著再檢測(cè)線圈兩端的電壓值是否正常；最后檢測(cè)電流值是否正常。若存在上述現(xiàn)象，則表明 PLC出現(xiàn)故障。

在PLC的輸入端上安裝一個(gè)電壓表來(lái)檢測(cè)輸入信號(hào)的頻率、極性等。在輸入端連接一個(gè)電流表來(lái)檢測(cè)輸出電壓和電流的大小。當(dāng)PLC產(chǎn)生脈沖信號(hào)時(shí)，其內(nèi)部將產(chǎn)生脈沖計(jì)數(shù)電路。當(dāng)接收到輸入信號(hào)時(shí)將會(huì)產(chǎn)生脈沖計(jì)數(shù)電路；然后接收到的脈沖計(jì)數(shù)電路將會(huì)輸出相應(yīng)的脈沖信號(hào)。為了獲得正確的輸出電壓和電流值，可以將電壓表直接連接到PLC的輸出端上。在輸入端連接一個(gè)電流表來(lái)檢測(cè)PLC輸入信號(hào)和輸出電流的大小，根據(jù)相關(guān)規(guī)定來(lái)判斷是否存在異常情況；如果出現(xiàn)異常情況，將會(huì)產(chǎn)生異常電流或電壓值，則表明PLC存在故障。

在檢查PLC輸出端時(shí)應(yīng)檢查其是否有短路和斷路現(xiàn)象發(fā)生。如果有短路現(xiàn)象存在，將會(huì)導(dǎo)致PLC不能正常工作。另外，如果出現(xiàn)斷路現(xiàn)象，則需要檢測(cè)是否存在接觸不良或開(kāi)路故障的現(xiàn)象；如果出現(xiàn)短路情況，則需要檢測(cè)是否存在線路老化程度嚴(yán)重的情況；若無(wú)任何故障出現(xiàn)時(shí)，則應(yīng)檢查PLC輸出端是否存在接地或斷路等現(xiàn)象[2]。在PLC輸入端上安裝一個(gè)電壓表來(lái)檢測(cè)輸出端和輸入端之間的電壓值以及電流值的大小，若有異常情況發(fā)生，則需要對(duì)其進(jìn)行排除。首先需要使用萬(wàn)用表對(duì)信號(hào)輸入端和輸出端進(jìn)行測(cè)量。然后對(duì)各個(gè)輸出口進(jìn)行測(cè)量：①如果繼電器線圈通電后不能吸合后繼電器不能動(dòng)作，則說(shuō)明PLC已經(jīng)出現(xiàn)了故障；②如果PLC出現(xiàn)斷路故障或其他原因?qū)е吕^電器不能吸合后不能動(dòng)作，則說(shuō)明PLC已經(jīng)出現(xiàn)了故障；③如果PLC在通電狀態(tài)下直接向繼電器通入了直流電導(dǎo)致繼電器不能動(dòng)作，則說(shuō)明PLC已經(jīng)出現(xiàn)了故障。

三、檢查PLC的供電及驅(qū)動(dòng)

為保證PLC能正常工作，必須給PLC供電，且提供足夠的驅(qū)動(dòng)電壓，要與PLC的最大工作電壓一致。在對(duì)PLC供電及驅(qū)動(dòng)電源檢查過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)檢查兩個(gè)方面：一是檢查電源是否按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行配置；二是檢查電源線路的安全性。

根據(jù)《起重機(jī)械安全規(guī)程》第3.2節(jié)的要求：“起重機(jī)應(yīng)設(shè)置過(guò)壓保護(hù)裝置，當(dāng)出現(xiàn)危及起重機(jī)安全的情況時(shí)，可以切斷電動(dòng)機(jī)電源。”故對(duì)PLC供電電源進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)對(duì)主電源線的電壓進(jìn)行測(cè)試，正常情況下要求其不低于5V。同時(shí)在PLC控制柜上安裝一個(gè)電壓表，觀察主電電壓是否在正常范圍內(nèi)。

當(dāng)PLC工作電源電壓不滿(mǎn)足要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)向有關(guān)部門(mén)申請(qǐng)更換相關(guān)設(shè)備或電源線路。

在檢驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)檢查PLC電源電路的安全性。如在檢驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某臺(tái)起重機(jī)出現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)燒損現(xiàn)象，通過(guò)查詢(xún)發(fā)現(xiàn)該起重機(jī)配備了3個(gè)備用電動(dòng)機(jī)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)：備用電機(jī)的控制線路為雙向控制，即一個(gè)電動(dòng)機(jī)的3個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)控制另1臺(tái)電機(jī)的3個(gè)開(kāi)關(guān)；其主回路是由兩條不同電流回路組成，即一條為主回路電流回路，另一條為備用電源回路，如果備用電源回路出現(xiàn)故障時(shí)，該回路不能使用。通過(guò)對(duì)備用電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況的檢查發(fā)現(xiàn)：備用電機(jī)出現(xiàn)過(guò)載時(shí)會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱，燒壞電動(dòng)機(jī)繞組。由此可見(jiàn)，當(dāng)PLC電源不滿(mǎn)足要求時(shí)，將會(huì)對(duì)主電源造成干擾，從而影響整個(gè)PLC控制系統(tǒng)正常工作。

為避免PLC主機(jī)對(duì)電源產(chǎn)生干擾、主、備用電機(jī)之間產(chǎn)生共模電壓或共模電流對(duì)主電路或負(fù)載造成損傷等問(wèn)題發(fā)生時(shí)能及時(shí)采取相應(yīng)措施來(lái)保護(hù)PLC的正常工作，可以在PLC控制柜上安裝一個(gè)輸出斷路器（交流接觸器）。當(dāng)主電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)控制該斷路器可以斷開(kāi)所有的輸出回路以切斷電源。若此時(shí)PLC仍正常工作，可將主電機(jī)停止運(yùn)行，直至該斷路器斷開(kāi)。這樣做的目的是保證主電路與PLC控制系統(tǒng)之間不存在短路、開(kāi)路等情況。

為了保證PLC能夠正常運(yùn)行、在發(fā)生異常情況時(shí)及時(shí)切斷PLC主回路的供電電流以及PLC控制系統(tǒng)中各設(shè)備之間沒(méi)有共模電壓及共模電流，應(yīng)檢查PLC與電機(jī)之間有無(wú)接地線。具體做法如下。

在使用中的電機(jī)上找出一根與控制柜連接的線（如電纜），然后用萬(wàn)用表測(cè)量其兩端是否有電壓。若有電壓則說(shuō)明此線與電機(jī)地線連接正常；若無(wú)電壓則說(shuō)明此線與電機(jī)沒(méi)有連接或接地。通過(guò)以上方法可快速確定PLC是否處于正常工作狀態(tài)，或判斷PLC能否正常運(yùn)行。當(dāng)遇到停電時(shí)要對(duì)主、備用電機(jī)的控制電源進(jìn)行檢查，可采取斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)來(lái)判斷。因?yàn)橥ｋ姾笕菀壮霈F(xiàn)一些意外情況，如出現(xiàn)緊急情況需要用到緊急制動(dòng)按鈕等裝置時(shí)，就會(huì)用到主、備用電機(jī)同時(shí)進(jìn)行制動(dòng)來(lái)阻止列車(chē)的前進(jìn)或后退，以確保列車(chē)安全運(yùn)行。

四、檢測(cè)PLC的輸入輸出信號(hào)

在檢驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)檢測(cè)PLC的輸入輸出信號(hào)，判斷其是否與門(mén)機(jī)的控制系統(tǒng)相匹配，以此判斷PLC控制的門(mén)機(jī)系統(tǒng)是否可靠。

PLC的輸入信號(hào)為外部電源信號(hào)、外部傳感器信號(hào)、內(nèi)部開(kāi)關(guān)量信號(hào)。其中，外部電源信號(hào)為PLC輸入輸出模塊的工作電源，外部傳感器是在門(mén)機(jī)工作時(shí)采集傳感器的信息，而內(nèi)部開(kāi)關(guān)量信號(hào)主要是指門(mén)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下采集信息。在門(mén)機(jī)運(yùn)行時(shí)，如果PLC輸出模塊損壞或傳感器失效，那么外部輸入PLC中的信號(hào)將會(huì)無(wú)法采集，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)一種情況：檢測(cè)到外部有信號(hào)輸入時(shí)卻無(wú)法將其輸出到PLC中。這種情況在門(mén)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中頻繁出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)就會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)生[3]。

在檢驗(yàn)PLC輸入輸出信號(hào)時(shí)，首先要注意查看電源指示燈是否正常點(diǎn)亮或熄滅、各輸入輸出模塊是否存在短路等故障；其次要查看各輸入輸出模塊之間是否存在互鎖關(guān)系。若存在互鎖關(guān)系，則不能將多個(gè)輸入輸出模塊進(jìn)行串聯(lián)，否則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的誤動(dòng)作；若不存在互鎖關(guān)系，則可以將多個(gè)輸入輸出模塊并聯(lián)起來(lái)。

（一）電源指示燈

在電源指示燈中，只有電源開(kāi)關(guān)按鈕和PLC輸入輸出模塊兩個(gè)指示燈。在檢驗(yàn)過(guò)程中，可以先查看PLC輸入輸出模塊的電源指示燈是否正常點(diǎn)亮，如果PLC輸入輸出模塊的電源指示燈是亮著的，那么則表明PLC控制的門(mén)機(jī)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，也可以確定PLC輸入輸出模塊是正常的。如果不能正常點(diǎn)亮，或者不能熄滅，那就說(shuō)明PLC控制的門(mén)機(jī)系統(tǒng)存在故障。需要注意的是：電源指示燈僅亮著表示門(mén)機(jī)處于正常工作狀態(tài)；當(dāng)電源指示燈熄滅時(shí)表示門(mén)機(jī)處于故障狀態(tài)。

（二）外部傳感器

外部傳感器主要有紅外傳感器、聲音傳感器等，在門(mén)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，主要是通過(guò)這些外部傳感器采集信息，然后將采集到的信息輸送至PLC，若外部傳感器出現(xiàn)故障，就會(huì)導(dǎo)致PLC無(wú)法接收到信息從而導(dǎo)致門(mén)機(jī)的動(dòng)作不正常。

在檢驗(yàn)外部傳感器信號(hào)時(shí)，可以將門(mén)機(jī)構(gòu)位置設(shè)置在中間位置，分別測(cè)試其是否有紅外信號(hào)輸入、聲音信號(hào)輸入以及光電信號(hào)輸入。因?yàn)殚T(mén)機(jī)構(gòu)位的中間位置的紅外信號(hào)和聲音信號(hào)比較弱，所以在檢驗(yàn)過(guò)程中可以將兩個(gè)傳感器分別設(shè)置為兩端位置。若紅外信號(hào)正常、聲音信號(hào)正常，則說(shuō)明門(mén)機(jī)構(gòu)位正常；若紅外信號(hào)正常但聲音信號(hào)異常，則說(shuō)明門(mén)機(jī)構(gòu)位發(fā)生了故障。在檢驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)紅外信號(hào)異常時(shí)可以將其輸出到PLC中，以便進(jìn)行檢查和維修。

（三）內(nèi)部開(kāi)關(guān)量

內(nèi)部開(kāi)關(guān)量信號(hào)是指在門(mén)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下采集到的信息。內(nèi)部開(kāi)關(guān)量信號(hào)主要包括手動(dòng)、自動(dòng)兩種狀態(tài)下的控制指令以及電機(jī)的速度值等信息。當(dāng)PLC內(nèi)控制信號(hào)檢測(cè)到內(nèi)部開(kāi)關(guān)量信號(hào)時(shí)，就會(huì)通過(guò)繼電器驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)門(mén)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行。在檢驗(yàn)過(guò)程中，可以觀察門(mén)機(jī)運(yùn)行時(shí)是否有與外部輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的內(nèi)部開(kāi)關(guān)量信息。

五、檢測(cè)門(mén)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、位置和速度

PLC根據(jù)當(dāng)前門(mén)機(jī)運(yùn)行參數(shù)和位置信息，通過(guò)對(duì)門(mén)機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，達(dá)到設(shè)定的動(dòng)作和程序。在進(jìn)行門(mén)機(jī)檢測(cè)時(shí)，可通過(guò)PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)門(mén)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、位置和速度的檢測(cè)。一般檢測(cè)要求是10秒內(nèi)完成。檢測(cè)前應(yīng)先關(guān)閉門(mén)機(jī)，并將故障位置、信號(hào)線路斷開(kāi)。

當(dāng)PLC檢測(cè)到門(mén)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、位置和速度時(shí)，會(huì)根據(jù)當(dāng)前的狀況，通過(guò)無(wú)線通訊技術(shù)將位置和速度信息傳送給監(jiān)控中心，會(huì)根據(jù)PLC傳送回來(lái)的信息控制電磁閥及限位開(kāi)關(guān)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)使門(mén)機(jī)停止。

因此在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)要特別注意：

（一）檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)關(guān)閉PLC，避免其他設(shè)備與其發(fā)生干擾；

（二）檢測(cè)過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)立即停止操作。若發(fā)生故障時(shí)尚未解除危險(xiǎn)狀態(tài)，則需要等待維修人員現(xiàn)場(chǎng)維修后方可進(jìn)行操作。

（三）在進(jìn)行PLC檢測(cè)的同時(shí)，應(yīng)注意所使用的軟件版本是否與檢驗(yàn)要求一致。若不一致，應(yīng)盡快與軟件研發(fā)工程師聯(lián)系說(shuō)明情況并取得一致意見(jiàn)后再進(jìn)行PLC檢測(cè)工作。

（四）在進(jìn)行PLC檢驗(yàn)時(shí)，需要注意傳感器的安裝位置是否準(zhǔn)確，傳感器是否可靠。

六、結(jié)語(yǔ)

目前，PLC已經(jīng)成為門(mén)機(jī)中的一項(xiàng)重要安全保護(hù)裝置，隨著新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施， PLC的檢驗(yàn)也將更具針對(duì)性和專(zhuān)業(yè)性。本文就某港口企業(yè)用門(mén)機(jī)PLC檢驗(yàn)方法進(jìn)行了探討，結(jié)合實(shí)際案例分析了門(mén)機(jī)PLC檢驗(yàn)流程和方法，對(duì)于后續(xù)制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提供了參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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