寧宗藩

摘 要：起重機設(shè)備在建筑領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，而在起重機眾多機械設(shè)備的分類中，被稱為“天車”的橋架型起重機則是應(yīng)用范圍最廣、使用頻率最高的起重機械之一，將天車的大、小車以及吊鉤配合作業(yè)可基本實現(xiàn)工程項目所修各類基本功能。文章主要探討PLC可編程控制器在天車電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用價值，對編程控制器的配置以及程序的編寫方面提出自己的見解，用以更好的完善天車電氣控制系統(tǒng)。期望文章能對相關(guān)專業(yè)人士的工程作業(yè)流程提供些許研究價值。

關(guān)鍵詞：可編程控制器;PLC技術(shù);天車電氣控制系統(tǒng)

近些年來，伴隨著工業(yè)進程的不斷發(fā)展，工程作業(yè)流程也在向著復(fù)雜化、精細(xì)化、智能化方向不斷前進，對于生產(chǎn)工人的使用逐漸減少，取而代之的是，對于工業(yè)機械設(shè)備的使用越來越多。同時，科技在給人類帶來高效與便捷的同時，對于工業(yè)機械設(shè)備的工業(yè)化程度以及操作及維修人員的專業(yè)素質(zhì)提出了新的要求，而天車作為其中的代表設(shè)備，亦是如此。文章就利用PLC技術(shù)的可編程控制器對天車電氣控制系統(tǒng)為切入點展開介紹，用以便捷化實現(xiàn)設(shè)備提升以及水平搬運貨物運行路線的選擇、運行速率大小等方面的應(yīng)用。

一、橋架型起重機結(jié)構(gòu)簡述

橋架型起重機即天車的主要由控制系統(tǒng)、橋架系統(tǒng)、構(gòu)造系統(tǒng)三部分組成。其中構(gòu)造系統(tǒng)又可按其主要功能來劃分，將其劃分為大、小車兩種類型以及吊鉤和安全防護系統(tǒng)，橋架型起重機構(gòu)造系統(tǒng)主要如下：

（一）小車工作系統(tǒng)

橋架型起重機的小車工作系統(tǒng)的主要作用為將吊鉤做的水平方向位移用以微調(diào)吊物等其他物件的運行速率、軌跡等若干參數(shù)。小車的結(jié)構(gòu)主要由電動機、減速系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)以及聯(lián)軸器組成，其在實際操作作業(yè)中起著不可或缺的重要作用[1]。

（二）大車工作系統(tǒng)

橋架型起重機的大車工作系統(tǒng)的主要作用為驅(qū)動作用，使起重機沿著既定軌道做前進或后退動作。其主要結(jié)構(gòu)除同小車工作系統(tǒng)較為相似的電動機、傳動系統(tǒng)、減速系統(tǒng)、聯(lián)軸器以及制動系統(tǒng)等常規(guī)部件以外，還包含主動輪、從動輪等其特有部件結(jié)構(gòu)。

（三）安全防護系統(tǒng)

橋架型起重機的安全防護系統(tǒng)主要起保護作用，是裝置在處于負(fù)載荷、過載荷以及碰撞等其他非正常狀態(tài)時的最有利的保護手段。此系統(tǒng)主要由過載荷限制處理系統(tǒng)、下降高度限制系統(tǒng)、起升高度限制系統(tǒng)、大、小車行程范圍限制系統(tǒng)以及防撞擊安全保護系統(tǒng)等相關(guān)裝置組成。

（四）吊鉤系統(tǒng)

吊鉤系統(tǒng)作為橋架型起重機的起吊裝置，在整個起重機的結(jié)構(gòu)中起著舉足輕重的作用。其部件結(jié)構(gòu)主要由電動機、制動系統(tǒng)、聯(lián)軸器、吊鉤系統(tǒng)以及稱重儀等相關(guān)起重構(gòu)件組成。

二、PLC可編程控制器的系統(tǒng)應(yīng)用

（一）PLC可編程控制器

基于PLC技術(shù)的可編程控制器在其原有的電子機械控制以及科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，將工業(yè)用相關(guān)技術(shù)取其精華并融入自身系統(tǒng)，逐漸形成了將微型處理器系統(tǒng)作為核心的，具有數(shù)學(xué)運算能力、數(shù)據(jù)以及文件等信息傳遞能力和互聯(lián)網(wǎng)通訊能力以及邏輯推算能力、定時、計時能力等眾多功能為一體的新型具有自身特色的工業(yè)用編程控制處理器。其還可以將各類信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字、文字等可視化、具體化數(shù)據(jù)并模擬出真實工業(yè)生產(chǎn)狀態(tài)進行分析各類生產(chǎn)制造流程。此項技術(shù)現(xiàn)階段已經(jīng)逐漸成為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域最為常見、最為主要的控制系統(tǒng)，被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中，此項成就的完成主要歸因于PLC技術(shù)的發(fā)展及成熟。PLC技術(shù)的主要特點有：

（1）PLC作為一種編程語言，其邏輯處理能力和數(shù)據(jù)處理能力均有較高水平，且編程形式較為通俗，易于上手，具有較低的專業(yè)素養(yǎng)要求[2]。

（2）PLC技術(shù)發(fā)展至今，其使用功能已經(jīng)趨于完善，在各行各業(yè)中的應(yīng)用通用化程度較高，且以長遠(yuǎn)眼光來看，其成本的投入相較于其他類型來說偏低，可持續(xù)性強。

（3）PLC技術(shù)較穩(wěn)定，應(yīng)用靈活廣泛，在以天車電氣控制系統(tǒng)為例的正序控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。

（二）PLC可編程系統(tǒng)的工作原理及原理圖

PLC可編程控制系統(tǒng)最重要的核心控制思想是用弱電來控制強電，再用強電來控制整個執(zhí)行的相關(guān)機械，進而實現(xiàn)相關(guān)功能。而系統(tǒng)輸入的信號源大多數(shù)操作人員輸入的相關(guān)指令及操作，除此之外，還有部分信號屬于傳感器的檢測類信號，其主要根據(jù)PLC可編程系統(tǒng)內(nèi)部的組合以及邏輯性來實現(xiàn)各部件、各構(gòu)件的控制工作。如下圖所示，其為門機類升降結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)以及變幅結(jié)構(gòu)流程圖。

門機類升降結(jié)構(gòu)流程圖

PLC可編程控制系統(tǒng)的程序中包含多個功能塊子程序，每個子類相關(guān)程序代表一個基本功能，如升降類功能子程序、前進后退類功能子程序、閉鎖保護類功能子程序等，輸出類的相關(guān)控制指令以常開或者常閉的形式與變頻器的二次性控制電路之間相互串聯(lián)觸點，電機由變頻器驅(qū)動，用以實現(xiàn)升降等相關(guān)位移功能，最終使系統(tǒng)達(dá)到操作人員的設(shè)計要求，一般情況下，為滿足現(xiàn)場工作人員操作的便捷性，會配有專用的顯示屏、報警的喇叭、指示燈光等相關(guān)設(shè)備，方便操作人員隨時掌握門式起重機的運行情況和作業(yè)過程的實際狀況。

（三）PLC系統(tǒng)編程說明

主接觸控制電路：漏電故障裝置、程序緊急停止、線路緊急停止、鑰匙開關(guān)等構(gòu)成PLC系統(tǒng)的主接觸器控制環(huán)。為了維持正常操作，主要接觸器可通過鑰匙開關(guān)控制[3]。因此，鑰匙開關(guān)是機車控制的關(guān)鍵。限位保護：為了保證機器設(shè)備的可靠性運行，當(dāng)機構(gòu)回到最上面的極限或下限時，機械設(shè)備停止運行，控制環(huán)以上限切斷，從而將接觸器的動力傳遞停止并停止運轉(zhuǎn)。在指定位置進行保護：每個動作的順序相對固定，通過完成前的動作可以進行下一個動作。零保護：在主電路進行通電的時候，假如操作手柄的位置沒有停在零位處，那么構(gòu)件則不能進行運行。不受到零位的保護，系統(tǒng)會發(fā)生突然操作的現(xiàn)象，從而發(fā)生生產(chǎn)事故。聯(lián)鎖保護：可在兩處或多處操作的起重機，應(yīng)有聯(lián)鎖保護，以保證智能在一處操作，防止兩處或多處同時都能操作。

（四）最大限度滿足被控對象的控制要求

在進行PLC可編程控制系統(tǒng)的功能相關(guān)參數(shù)的設(shè)計時，一定要明確其所設(shè)計目標(biāo)的需要，嚴(yán)格把控目標(biāo)對象與產(chǎn)品所需的規(guī)格參數(shù)以及相關(guān)性能參數(shù)保持一致，這也是工廠企業(yè)方所想要達(dá)成的生產(chǎn)過程以及生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，必須在此兩個角度均符合相應(yīng)的生產(chǎn)要求，才能全面的體現(xiàn)出PLC可編程控制系統(tǒng)的實際價值，所以，這是在初期生產(chǎn)設(shè)計階段過程中最需要考慮問題，否則將失去PLC可編程控制系統(tǒng)最初的設(shè)計理念。當(dāng)然，在實際的現(xiàn)場設(shè)計工作中，研究人員會完成現(xiàn)場調(diào)查，全面地掌握工廠生產(chǎn)中所使用的生產(chǎn)設(shè)備以及設(shè)備的生產(chǎn)流程，采集生產(chǎn)過程中關(guān)鍵的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，再根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域中最為先進的設(shè)計原則，逐步地進行其設(shè)計理念的完善工作，與此同時，還要考慮到在實際生產(chǎn)過程中，各種操作人員相互之間的合作效果，從而實現(xiàn)高效合作，提高工作率。還可以制定設(shè)計方案和戰(zhàn)略，聽取員工的意見和建議，共同解決存在的不足。

（五）保證PLC控制系統(tǒng)的安全性和可靠性

為了滿足PLC系統(tǒng)的基本功能和需求，設(shè)計人員應(yīng)考慮如何長久地維持PLC可編程操作系統(tǒng)的正常模式，以及如何進一步地確保系統(tǒng)的安全以及穩(wěn)定，降低事故發(fā)生的頻率，提高操作系統(tǒng)的便捷性以及可靠性。設(shè)計人員應(yīng)從PLC電子設(shè)備的細(xì)節(jié)部分和控制系統(tǒng)的功能部件開始，特別是在程序儲存階段，一定確保相關(guān)結(jié)構(gòu)其位置信息等參數(shù)保持合理性，不斷地創(chuàng)新PLC可編程系統(tǒng)的設(shè)計理念，進一步地保證各類零部件的產(chǎn)品質(zhì)量，以生產(chǎn)過程安全為準(zhǔn)，提高系統(tǒng)運行的可靠性，并在生產(chǎn)過程中，對各種人員的協(xié)作關(guān)系及效果、設(shè)備等因素，整體形成綜合控制系統(tǒng)，實現(xiàn)高效合作和合作，提高運營效率。

（六）對PLC控制系統(tǒng)進行經(jīng)濟和實惠、簡單的管理

在PLC系統(tǒng)的架構(gòu)和功能設(shè)計時，不能一直追求性能的無限提升以及功能的多樣性，要根據(jù)目前這個階段生產(chǎn)的實際情況和需求，在合理的范圍內(nèi)控制系統(tǒng)的功能標(biāo)準(zhǔn)，并且系統(tǒng)的操作要快而簡單，操作程序要盡量精簡，程序越復(fù)雜，就越容易出錯，生產(chǎn)率也會下降，根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)和管理需求，PLC系統(tǒng)的設(shè)計也要考慮到經(jīng)濟需求，在合理的價格范圍內(nèi)控制設(shè)計和制作成本，否則將有可能大幅度地提高相關(guān)工廠引入PLC可編程系統(tǒng)的引入成本，不利于PLC可編程控制系統(tǒng)的廣泛使用。另外，在設(shè)計階段注重系統(tǒng)功能的實用性，避免表面華麗的功能需求，在實際的生產(chǎn)過程中重視基本要求和標(biāo)準(zhǔn)，減少維護工作量。

三、結(jié)語

PLC可編程控制系統(tǒng)的工作流程體現(xiàn)了設(shè)備以及技術(shù)有機結(jié)合領(lǐng)域的巨大潛力，當(dāng)然需要注意的是，其中仍然存在著多種尚未解決的問題，但是這個并沒有阻礙PLC的控制系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中扮演著重要的角色。在PLC可編程控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中有多種多樣的設(shè)計要素。為了不斷地滿足生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)要求，需要在保證其完善的功能、合適的價格、便捷的運維操作的基礎(chǔ)上不斷地完善與改進設(shè)計模式。在PLC系統(tǒng)的實際設(shè)計過程中，必須要保證相關(guān)程序的安全性，切忌在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)錯誤的指示等相關(guān)問題，從而并引起一系列的問題。所以，保證操作程序的高精度以及高可靠性，提升PLC系統(tǒng)的便捷性和普及性是非常有必要的。

參考文獻：

[1]石玉剛.無人天車電氣控制系統(tǒng)中的變頻器選擇與PLC通信[J].中國金屬通報，2019（01）：154+156.

[2]李海明.淺談橋式起重機電氣控制系統(tǒng)設(shè)計[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018（32）：140.

[3]唐啟儒.橋式起重機的電氣控制分析與故障處理探討[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018（06）：156-157.