基于PLC控制的橋式起重機(jī)電氣設(shè)計

曹小彥 何法

摘要：當(dāng)前，橋式起重機(jī)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種類型的生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)中，成為生產(chǎn)過程中所需的重要工具。使用傳統(tǒng)的電器控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，通常在系統(tǒng)連接方面較為復(fù)雜，出現(xiàn)故障的概率較高，維護(hù)成本高昂。將PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用于橋式起重機(jī)控制當(dāng)中，可以顯著優(yōu)化設(shè)備控制水平，實現(xiàn)生產(chǎn)加工智能化控制，使生產(chǎn)流程更加安全可靠，提高生產(chǎn)加工效率，本文將結(jié)合生產(chǎn)需求，針對PLC控制的起重機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：起重機(jī);電氣設(shè)計;PLC控制

一、PLC控制的橋式起重機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計方案簡述

通常情況下，一個較為完整的PLC控制的橋式起重機(jī)在電氣系統(tǒng)設(shè)計方面，需要由六個模塊構(gòu)成，六個模塊分別為配點保護(hù)、主起升機(jī)構(gòu)、副起升機(jī)構(gòu)模塊、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)模塊、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)模塊、PLC控制模塊。在使用PLC進(jìn)行橋式起重機(jī)控制時，主要利用聯(lián)動臺裝置當(dāng)中包含的主令控制器和按鈕等相關(guān)的手動控制設(shè)備，將信號傳送到PLC設(shè)備的輸入模塊當(dāng)中，使用設(shè)備中的CPU對信號進(jìn)行處理，利用輸出設(shè)備發(fā)送控制信號，實現(xiàn)對設(shè)備當(dāng)中指示燈設(shè)備、報警器設(shè)備、繼電器設(shè)備和顯示設(shè)備的控制。其中繼電器的中間裝置可以帶動接觸器裝置，對起重器的各個機(jī)構(gòu)進(jìn)行游戲哦啊控制，實現(xiàn)電機(jī)啟動與停止操作。同時，在各種保護(hù)信號當(dāng)中，例如限位開關(guān)裝置、過流繼電器裝置。門開啟和關(guān)閉裝置、超載限制裝置也都可以將信號反饋回PLC系統(tǒng)的輸入模塊當(dāng)中，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的有效安全保護(hù)作用。

由于現(xiàn)場環(huán)境較為潮濕，為了保證PLC、變頻器等電子設(shè)備工作于干燥、恒溫的工作環(huán)境，將主要電氣控制柜設(shè)置于橋機(jī)主梁內(nèi)并設(shè)置大功率空調(diào)，同時，在各主要控制柜內(nèi)設(shè)置溫/濕度監(jiān)測儀表、除濕加熱器和散熱風(fēng)機(jī)。

（一）控制系統(tǒng)在安全保護(hù)方面的設(shè)計方案研究

l.設(shè)備安全門的開啟、關(guān)閉聯(lián)鎖保護(hù)設(shè)計

在機(jī)械能安全門處于開啟狀態(tài)時，設(shè)備當(dāng)中的總接觸器將會處于無法吸合的狀態(tài)?？偨佑|器如果處于吸合狀態(tài)，則安全門可以打開，總接觸器在安全門打開后自動斷開。

2.設(shè)備超載保護(hù)流程設(shè)計

如果起重器設(shè)備承載的起重重量已經(jīng)達(dá)到設(shè)備額定的其中重量95%以上時，報警裝置將自動啟動，如果起重器承載的重量超過額定重量的105%時，報警裝置將會發(fā)出停止信號，在這種狀態(tài)下起升機(jī)構(gòu)不能繼續(xù)上升，只能進(jìn)行設(shè)備的下降操作，以保證設(shè)備運(yùn)行的安全性。

3.設(shè)備的斷相和相序保護(hù)設(shè)計

設(shè)備斷相遇相序保護(hù)的實現(xiàn)，主要通過合理設(shè)計相應(yīng)程序，利用斷相相序保護(hù)器保證功能的實現(xiàn)。

4.設(shè)備中各機(jī)構(gòu)的限位保護(hù)設(shè)計

在各機(jī)構(gòu)限位保護(hù)程序當(dāng)中，主要包括主副起升控制和下降限位限制。在程序控制當(dāng)中，能夠保留正大車左行和右行限位操作。實現(xiàn)小車前行和后行限位操作。一旦大車或小車到達(dá)限位處，將會執(zhí)行電源切斷程序，此時，在此機(jī)構(gòu)當(dāng)中的另一方需要向反方向運(yùn)行，以保證整個運(yùn)行系統(tǒng)流暢和安全。

5.緊急開關(guān)的設(shè)置

一旦整個系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)生了緊急事故問題，總電源將會自動切斷，保證設(shè)備其他部分不會受到損壞。通常情況下，設(shè)備的急停開關(guān)將會設(shè)計成紅色蘑菇頭形狀，不能夠進(jìn)行自復(fù)位操作。

6.設(shè)備的零位保護(hù)設(shè)置

在各個機(jī)構(gòu)控制器處理零位以下狀態(tài)時，才能進(jìn)行總接觸器的吸合操作，這種設(shè)計方式主要是保證電力停止供應(yīng)以后，主令能夠回零，防止各機(jī)構(gòu)運(yùn)行不能停止，給生產(chǎn)活動帶來危害。

7.設(shè)備熱繼電器的設(shè)置

如果在電機(jī)設(shè)備當(dāng)中通過的電流量已經(jīng)超出電動機(jī)能夠承載的額定電流量，將會導(dǎo)致電機(jī)的溫度過高，對設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生危害，此時需要使用熱繼電器進(jìn)行主回路的斷開操作，從而保障電機(jī)作用不會受到損壞。

（二）設(shè)備中信號的輸出和輸入設(shè)計

在使用PLC進(jìn)行橋起重機(jī)控制設(shè)計中，需要結(jié)合用戶需求設(shè)計可靠性方案，通常情況下控制信號需要包括以下幾種：主副鉤的起升信號、主副鉤的下降信號、二檔信號、三檔信號、四檔信號，組織結(jié)構(gòu)中大車與小車的前進(jìn)、后退、向左、向右操作信號，大車與小車在運(yùn)行過程中的二檔、三檔、四檔信號;同時，還需要包括主副起升的限位信號、大車與小車的限位信號;其他設(shè)備中主要包括熱繼電器的傳輸信號、運(yùn)行過程中的超載信號、變頻器設(shè)備發(fā)生故障時的預(yù)警信號;安全門設(shè)備的開啟和關(guān)閉信號、急停預(yù)警信號、照明信號、電鈴信號以及變頻器復(fù)位信號等;正常情況下需要結(jié)合手動輸入信號、反饋信號共同組成。

二、PLC控制的橋式起重機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計

在進(jìn)行PLC系統(tǒng)的選型過程中，首先應(yīng)結(jié)合初步確認(rèn)的I/O信號進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備的選擇，其中主要包括使用者輸入輸出信號的數(shù)量多少、信號輸入輸出性質(zhì)、信號與參數(shù)特別要求等，當(dāng)前被廣泛使用的PLC系統(tǒng)SIMENSS7-200CN系列在應(yīng)用中效果良好。此型號設(shè)備所采用的CPU裝置為226CN，使用此種設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)24輸入/16，輸出40個數(shù)字量1/0點，能夠?qū)崿F(xiàn)最大248路數(shù)的字量1/0擴(kuò)展點，或者進(jìn)行35路模擬量;為設(shè)備控制提供26K的字節(jié)程序以及大容量的數(shù)據(jù)存儲空間;在設(shè)備中分別包括六個獨立的30kHz高速度計數(shù)器裝置，結(jié)合兩路獨立的20kHz高速脈沖實現(xiàn)信號的輸出，使用這一系列的PLC控制方式，能夠有效提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，同時可以使用非常豐富全面的指令集進(jìn)行多功能操作和數(shù)據(jù)處理。

三、結(jié)束語

隨著我國工業(yè)自動化技術(shù)的不斷提升，通過采用PLC進(jìn)行控制，利用變頻器驅(qū)動電機(jī)的控制方式，是未來工程電氣控制技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。當(dāng)前，通過使用PLC系統(tǒng)控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)控制方式，實現(xiàn)起動機(jī)設(shè)備運(yùn)行和自動報警功能，可以有效提高起動機(jī)設(shè)備運(yùn)行效率，保證起動機(jī)設(shè)備在使用過程中的安全性和穩(wěn)定性，但在具體設(shè)計方面，還需要在先喲路的PLC控制系統(tǒng)中國進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步完善電氣控制系統(tǒng)的安全保障機(jī)制，簡化起重機(jī)的控制線路，使系統(tǒng)的安全性能得到有效提升，做到故障自動發(fā)現(xiàn)和排除，因此，將PLC控制應(yīng)用于起動機(jī)設(shè)備運(yùn)行當(dāng)中具有廣闊的前景。

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