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(lèi)型的生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)中，成為生產(chǎn)過(guò)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(shí)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(duì)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(jì);PLC控制

一、PLC控制的橋式起重機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)述

通常情況下，一個(gè)較為完整的PLC控制的橋式起重機(jī)在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，需要由六個(gè)模塊構(gòu)成，六個(gè)模塊分別為配點(diǎn)保護(hù)、主起升機(jī)構(gòu)、副起升機(jī)構(gòu)模塊、大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)模塊、小車(chē)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(shí)，主要利用聯(lián)動(dòng)臺(tái)裝置當(dāng)中包含的主令控制器和按鈕等相關(guān)的手動(dòng)控制設(shè)備，將信號(hào)傳送到PLC設(shè)備的輸入模塊當(dāng)中，使用設(shè)備中的CPU對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，利用輸出設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備當(dāng)中指示燈設(shè)備、報(bào)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(dòng)接觸器裝置，對(duì)起重器的各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行游戲哦啊控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)啟動(dòng)與停止操作。同時(shí)，在各種保護(hù)信號(hào)當(dāng)中，例如限位開(kāi)關(guān)裝置、過(guò)流繼電器裝置。門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉裝置、超載限制裝置也都可以將信號(hào)反饋回PLC系統(tǒng)的輸入模塊當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的有效安全保護(hù)作用。

由于現(xiàn)場(chǎng)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(shí)，在各主要控制柜內(nèi)設(shè)置溫/濕度監(jiān)測(cè)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(jì)方案研究

l.設(shè)備安全門(mén)的開(kāi)啟、關(guān)閉聯(lián)鎖保護(hù)設(shè)計(jì)

在機(jī)械能安全門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，設(shè)備當(dāng)中的總接觸器將會(huì)處于無(wú)法吸合的狀態(tài)?？偨佑|器如果處于吸合狀態(tài)，則安全門(mén)可以打開(kāi)，總接觸器在安全門(mén)打開(kāi)后自動(dòng)斷開(kāi)。

2.設(shè)備超載保護(hù)流程設(shè)計(jì)

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(shí)，報(bào)警裝置將自動(dòng)啟動(dòng)，如果起重器承載的重量超過(guò)額定重量的105%時(shí)，報(bào)警裝置將會(huì)發(fā)出停止信號(hào)，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(jì)

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

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

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(chē)左行和右行限位操作。實(shí)現(xiàn)小車(chē)前行和后行限位操作。一旦大車(chē)或小車(chē)到達(dá)限位處，將會(huì)執(zhí)行電源切斷程序，此時(shí)，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(gè)運(yùn)行系統(tǒng)流暢和安全。

5.緊急開(kāi)關(guān)的設(shè)置

一旦整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生了緊急事故問(wèn)題，總電源將會(huì)自動(dòng)切斷，保證設(shè)備其他部分不會(huì)受到損壞。通常情況下，設(shè)備的急停開(kāi)關(guān)將會(huì)設(shè)計(jì)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(gè)機(jī)構(gòu)控制器處理零位以下?tīng)顟B(tài)時(shí)，才能進(jìn)行總接觸器的吸合操作，這種設(shè)計(jì)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(dòng)帶來(lái)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(guò)的電流量已經(jīng)超出電動(dòng)機(jī)能夠承載的額定電流量，將會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的溫度過(guò)高，對(duì)設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生危害，此時(shí)需要使用熱繼電器進(jìn)行主回路的斷開(kāi)操作，從而保障電機(jī)作用不會(huì)受到損壞。

（二）設(shè)備中信號(hào)的輸出和輸入設(shè)計(jì)

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

二、PLC控制的橋式起重機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行PLC系統(tǒng)的選型過(guò)程中，首先應(yīng)結(jié)合初步確認(rèn)的I/O信號(hào)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(hào)的數(shù)量多少、信號(hào)輸入輸出性質(zhì)、信號(hào)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(hào)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(gè)數(shù)字量1/0點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)最大248路數(shù)的字量1/0擴(kuò)展點(diǎn)，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(chǔ)空間;在設(shè)備中分別包括六個(gè)獨(dú)立的30kHz高速度計(jì)數(shù)器裝置，結(jié)合兩路獨(dú)立的20kHz高速脈沖實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(shí)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(yǔ)

隨著我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的不斷提升，通過(guò)采用PLC進(jìn)行控制，利用變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制方式，是未來(lái)工程電氣控制技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。當(dāng)前，通過(guò)使用PLC系統(tǒng)控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)控制方式，實(shí)現(xiàn)起動(dòng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行和自動(dòng)報(bào)警功能，可以有效提高起動(dòng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行效率，保證起動(dòng)機(jī)設(shè)備在使用過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性，但在具體設(shè)計(jì)方面，還需要在先喲路的PLC控制系統(tǒng)中國(guó)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(jiǎn)化起重機(jī)的控制線(xiàn)路，使系統(tǒng)的安全性能得到有效提升，做到故障自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和排除，因此，將PLC控制應(yīng)用于起動(dòng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行當(dāng)中具有廣闊的前景。

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