【摘要】本文針對(duì)傳統(tǒng)的由繼電器接觸器控制的塔式起重控制系統(tǒng)可靠性差、操作復(fù)雜、故障率高、電能浪費(fèi)大、效率低等缺點(diǎn)提出將可編程序控制器和變頻器應(yīng)用于其控制系統(tǒng)。例如在塔式起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)加上一套由旋轉(zhuǎn)編碼器、PG數(shù)模轉(zhuǎn)換構(gòu)成變頻器閉環(huán)系統(tǒng).結(jié)果表明：該系統(tǒng)使用方便，具有良好的動(dòng)態(tài)調(diào)整性能，極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。

【關(guān)鍵詞】可編程序控制器；塔式起重機(jī)；穩(wěn)定性

1.傳統(tǒng)的塔式起重機(jī)的控制現(xiàn)狀

塔式起重機(jī)是我們建筑機(jī)械的重要設(shè)備，在建筑施工中起著重要作用。20世紀(jì)50年代初，我國(guó)塔機(jī)由仿制開(kāi)始起步，我們只用了五十年時(shí)間走完了國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家上百年塔機(jī)發(fā)展的路程，如今已達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家水平并躋身于當(dāng)代國(guó)際市場(chǎng).隨著高層建筑發(fā)展，對(duì)施工機(jī)械提出了新的要求。于是，各種控制形式的都已能由我國(guó)自己設(shè)計(jì)并制造；八十年代，國(guó)家建設(shè)突飛猛進(jìn)，建筑用最大的250TM塔機(jī)也應(yīng)運(yùn)而生。進(jìn)入九十年代，現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)塔機(jī)要求越來(lái)越高，眾多城市大型建筑、水利、電力、橋梁等不斷增加，市場(chǎng)的要求加快了新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的力度，先后有400TM、900TM水平臂和300TM動(dòng)臂式塔機(jī)。

90年代開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的塔機(jī)產(chǎn)品技術(shù)性能均顯著提高，起升機(jī)構(gòu)采用三速電機(jī)驅(qū)動(dòng)、渦流制動(dòng)、電動(dòng)換擋減速箱，變幅回轉(zhuǎn)采用雙速電機(jī)液力聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)，或采用變頻調(diào)速，有多種速度，工作平穩(wěn)生產(chǎn)效率高。安全裝置齊全，動(dòng)作靈敏可靠，裝有防止誤操作和野蠻操作裝置，可杜絕安全事故。

隨著功率電子技術(shù)的發(fā)展，早在六十年代后期，國(guó)外就開(kāi)始致力于晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究.目前，該技術(shù)己進(jìn)入了成熟穩(wěn)定的發(fā)展應(yīng)用階段?？删幊绦蚩刂破鱌LC引入到交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)后，使傳動(dòng)系統(tǒng)性能發(fā)生了質(zhì)的變化。在塔式起重機(jī)實(shí)現(xiàn)了提升過(guò)程的自動(dòng)控制和故障診斷、檢測(cè)顯示等，達(dá)到了新的技術(shù)高度。

由變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)可取代直流調(diào)速系統(tǒng)，是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的不斷發(fā)展的必然結(jié)果，符合起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，適合發(fā)展大起重重量的起重機(jī)。

2.塔式起重機(jī)PLC控制系統(tǒng)原理

本系統(tǒng)將塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)由繼電器控制改為PLC控制，四大機(jī)構(gòu)調(diào)速均采用變頻調(diào)速。塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)總框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總框圖

塔式起重機(jī)的起升、變幅、回轉(zhuǎn)、運(yùn)行電動(dòng)機(jī)都需要獨(dú)立運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)由6臺(tái)電動(dòng)機(jī)和4臺(tái)變頻器傳動(dòng)，使用一臺(tái)PLC加以控制。

運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起動(dòng)時(shí)間應(yīng)盡量符合實(shí)際需要，起動(dòng)迅速而平穩(wěn)；機(jī)構(gòu)的電氣制動(dòng)方式必須著重考慮。對(duì)不同的工況，可選擇自由制動(dòng)方式與強(qiáng)制制動(dòng)方式。在運(yùn)行機(jī)構(gòu)正常停止時(shí)，可選用自由停止方式，其停止時(shí)間可按實(shí)際生產(chǎn)中的運(yùn)行情況設(shè)定，以盡量滿足司機(jī)操作塔式起重機(jī)的需要為主。為保證起升機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可以通過(guò)設(shè)定機(jī)械制動(dòng)器的打開(kāi)時(shí)間、變頻器的最低運(yùn)行頻率、運(yùn)行電流之間的關(guān)系，以滿足機(jī)構(gòu)負(fù)載特性的要求。變頻器內(nèi)部參數(shù)的設(shè)定能保證機(jī)構(gòu)具有良好的調(diào)速精度及起制動(dòng)性能，由于起升機(jī)構(gòu)電機(jī)需使用脈沖編碼器作為速度反饋裝置。通過(guò)測(cè)量脈沖編碼器的脈沖數(shù)，利用二者之差控制電機(jī)的速度，所以選擇脈沖編碼器及其安裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮周全。

3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

電氣控制系統(tǒng)原理圖主要包括主電路和PLC外圍接線圖。

（1）主電路共有6臺(tái)電機(jī)，4臺(tái)施耐德變頻器，同時(shí)帶有風(fēng)機(jī)冷卻裝置。

（2）PLC外圍接線電路的I/O接線信號(hào)分別與I/O功能設(shè)定表中名稱相對(duì)應(yīng)。

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)塔式起重機(jī)控制電路的工作原理，繪制軟件流程圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)軟件流程圖

在本系統(tǒng)中，PLC程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是接受外部開(kāi)關(guān)信號(hào)（按鈕、聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)繼電器）的輸入，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)以及輸出信號(hào)去控制接觸器等器件，以完成相應(yīng)的控制任務(wù)。

5.結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的塔式起重機(jī)PLC控制系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試以后，已成功應(yīng)用于繼電器控制塔式起重機(jī)上，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)六個(gè)月的連續(xù)運(yùn)行，從未發(fā)生一次故障，與傳統(tǒng)的塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）使用方便。

（2）具有良好的動(dòng)態(tài)調(diào)整性能。

（3）極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。

（4）每年可節(jié)約維修成本3萬(wàn)元左右（據(jù)使用該塔機(jī)的公司粗略統(tǒng)計(jì)，與之前相比，經(jīng)濟(jì)效益每年可提高50多萬(wàn)元），運(yùn)行效率極大地得到了提高。

經(jīng)實(shí)踐證明：本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是行之有效的，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

本文創(chuàng)新點(diǎn)：對(duì)傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制的塔式起重機(jī)進(jìn)行改造，設(shè)計(jì)了一套基于PLC的塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)，已投入使用.實(shí)踐證明：該系統(tǒng)使用方便，具有良好的動(dòng)態(tài)調(diào)整性能，極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華機(jī)械網(wǎng).塔式起重機(jī)的歷史發(fā)展和存在問(wèn)題[EB/OL].

[2]劉佩衡.我國(guó)塔式起重機(jī)行業(yè)發(fā)展歷程.北京：中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社，2003（10）-2004（1）.