李寬

摘要：近些年我國經(jīng)濟(jì)實現(xiàn)了跳躍式的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也得到了很大的進(jìn)步。在傳統(tǒng)的起重機電氣系統(tǒng)中，通常情況下是采用繼電-接觸器控制的模式，這種控制方法存在故障發(fā)生率高、可控性較差、調(diào)速不穩(wěn)定的問題。隨著近些年計算機技術(shù)以及電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)在起重機電氣系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，使得電氣設(shè)計更加安全、穩(wěn)定、可靠，且維修便利、性能良好。因此，文章主要針對PLC在起重機的電氣設(shè)計中展開分析。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；起重機；電氣設(shè)計

近幾年來，隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，許多工廠需要性能良好的起重機進(jìn)行作業(yè)。起重器作業(yè)要求具備穩(wěn)定、安全、可靠的低速就位性能，對于調(diào)速控制的準(zhǔn)確率要求較高，因此需要配備先進(jìn)、可靠的電氣系統(tǒng)。傳統(tǒng)起重機的電力系統(tǒng)存在許多缺點，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷創(chuàng)新與優(yōu)化，起重機電氣系統(tǒng)中應(yīng)用變頻器進(jìn)行電氣控制，同時獲得了較好的效果。在控制點較多的起重機中，PLC技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)的繼電器控制模式。

一、PLC技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

PLC是以微處理機核心，利用數(shù)字控制技術(shù)制成的新一代控制器。PLC主要通過循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作，對輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，且循環(huán)掃描周期所需時間短，這使得輸出糾正速度快，能夠提高控制的準(zhǔn)確性。PLC控制器有可控性好、信息化水平高的優(yōu)勢，PLC控制器能夠通過邏輯設(shè)計將軟硬件控制聯(lián)系起來，從而實現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)設(shè)功能的控制，并且系統(tǒng)中采用了新型信息通信技術(shù)，例如總線技術(shù)、網(wǎng)關(guān)以及邏輯地址等。但是PLC控制器需要不斷的升級與優(yōu)化，從而更好的保障PLC控制器的可靠性，為系統(tǒng)的在線監(jiān)測、維護(hù)保養(yǎng)提供真實的依據(jù)。隨著我國PLC技術(shù)的不斷提升，各項功能也不斷完善，例如現(xiàn)場控制系統(tǒng)方案已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，能夠為運營提供有力支持，并且進(jìn)一步提升了系統(tǒng)監(jiān)測的準(zhǔn)確度，減少了故障的出現(xiàn)。

二、在起重機電氣設(shè)計中PLC技術(shù)的應(yīng)用

（一）PLC電氣系統(tǒng)簡介

起重機整個電氣控制系統(tǒng)主要可以分為：主、副升降機構(gòu)系統(tǒng)，配電保護(hù)系統(tǒng)，運行系統(tǒng)這幾部分。當(dāng)起重機作業(yè)時，能夠通過控制平臺的按鈕或手柄進(jìn)行操作，將輸出信號傳輸給PLC控制系統(tǒng)，然后通過內(nèi)置處理器對信號進(jìn)行處理，再將處理后的信號傳輸給控制設(shè)備，從而實現(xiàn)對起重機開機、關(guān)機以及運行的控制。此外，起重機的限位功能、過載保護(hù)功能以及超載限制功能也會自動將預(yù)設(shè)參數(shù)輸入到PLC控制器中，從而保護(hù)起重機的安全運行。

（二）PLC輸入輸出系統(tǒng)信號設(shè)計

根據(jù)起重機工作的一般需求，需要實現(xiàn)對以下信號的控制：主副鉤的升降信號以及具體檔位，大小車的移動方向信號以及移動檔位，主副起升限位以及大小車限位，安全門的開啟與關(guān)閉，啟動、停止、照明、電鈴變頻器復(fù)位、熱繼電器、超載以及變頻器故障信號；需要手動操作的輸入信號。

（三）PLC邏輯運算

PLC控制器主要是采用循環(huán)掃描的工作方式，也就是通過循環(huán)實現(xiàn)“收集輸入量、執(zhí)行指令輸入數(shù)值”的方式來控制電氣系統(tǒng)的運行，掃描將從最開始的指令著手。如果出現(xiàn)意外中斷或跳轉(zhuǎn)的指令程序，會按照存儲順序進(jìn)行依次執(zhí)行，循環(huán)結(jié)束之后會重新進(jìn)入下一個掃描循環(huán)。PLC控制器中的內(nèi)部邏輯功能可以分為四個功能：安全防護(hù)、功能控制、故障輸出以及各設(shè)備控制。因此在應(yīng)用PLC控制器時，需要考慮到各設(shè)備之間的邏輯關(guān)系，在確保程序正確的情況下，盡可能簡化程序，從而便于系統(tǒng)的維修與養(yǎng)護(hù)。

（四）PLC選型

根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出信號的數(shù)量、參數(shù)以及要求選擇，合適規(guī)格的PLC信號，筆者以TENKTS S2-500HC系列的起重機為例，其CPU為351 CN，這種CUP具有28個輸入點和20個輸出點，能夠拓展為287路數(shù)字量的I/0點，同時包括8個獨立計算器和4個脈沖輸出通道，32K字節(jié)儲存空間；同時擁有通訊編程功能，具有較多的指令功能，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和計算處理。在應(yīng)用PLC控制器之后，起重機的調(diào)速控制的范圍以及準(zhǔn)確度有了較大的提升，能夠滿足一些定位控制要求高的工程；同時能夠有效改善電動機的運行狀況，通過PLC實現(xiàn)系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉，從而降低由于快速啟動造成的機械損傷，從而大大減少對起重機的損傷。同時，PLC應(yīng)用能夠減少繼電器的數(shù)量，從而提高系統(tǒng)的集成水平，能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時有助于降低故障發(fā)生率。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)設(shè)備故障的時候，能夠全力矩輸出，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。對于起重機超載、限位以及相應(yīng)的工作狀態(tài)都有較好的警示。

（五）故障顯示選型

在配置比較高的橋機中，可以設(shè)置1個隨時監(jiān)視系統(tǒng)工作情況的裝置，以便操作人員能及時地了解起重機機的運行狀態(tài)，各機構(gòu)的限位情況及主要部件的工作狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的安全隱患，并能及時地做出正確處置。

三、PLC應(yīng)用過程中需要注意的事項

（一）提高信號傳輸穩(wěn)定性

目前起重機電氣系統(tǒng)主要采取的可編程邏輯器進(jìn)行自動控制?？删幊踢壿嬈髦饕遣捎昧髁靠刂频姆绞剑煞譃榭刂撇糠峙c執(zhí)行部分，控制部分主要是利用PLC控制器進(jìn)行控制，執(zhí)行部分主要是利用自動調(diào)節(jié)設(shè)備完成。自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用不但突破了傳統(tǒng)人工設(shè)備控制的缺陷同時提升了生產(chǎn)效率。例如通過采用多級濾波處理技術(shù)并調(diào)整集成電壓，從而減少其對系統(tǒng)的影響；或者是通過安裝屏蔽層變比為1：1的隔離變壓器，減少設(shè)備接地的影響，還可以考慮加入LC濾波電路。

（二）提高系統(tǒng)抗干擾性

PLC控制器工作環(huán)境復(fù)雜，而輸入輸出設(shè)備以及信號通道都建設(shè)在電場與磁場中，導(dǎo)線之間可能會出現(xiàn)多種多樣的干擾現(xiàn)象，這對于系統(tǒng)的運行造成了嚴(yán)重的影響。為了提高系統(tǒng)的抗干擾性，需要在信號通道中加入屏蔽線從而減小電磁干擾的影響。同時還要重視接線點的合理性，減少磁場藕合干擾的影響。例如在信號兩極之間加入濾波器，矯正參考點的電位，采用動態(tài)零點，能夠有效避免電位漂移。

四、結(jié)束語

綜上所述，在現(xiàn)代社會中很多行業(yè)都應(yīng)用了起重機，屬于比較常見的一種工具，但是傳統(tǒng)的電氣控制中存在許多問題，維修與優(yōu)化也較為困難，且元件隨著現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)逐漸被淘汰，一旦出現(xiàn)故障，查找與維修也非常困難，影響了起重機的應(yīng)用效率。隨著現(xiàn)代控制技術(shù)以及計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)由于其可靠性高、控制準(zhǔn)確、靈活性好的優(yōu)勢，在起重機電氣設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。

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