1、PLC系統(tǒng)

在100/32t橋式起重機(jī)中選用了西門(mén)子的S7-300模塊化的PLC。PLC系統(tǒng)由中央單元CU、擴(kuò)展模板EM和西門(mén)子的CP340觸摸屏組成。中央單元CU安裝在起重機(jī)的電氣梁內(nèi)，CU的輸入模塊選用直流24V，用于采集配電部分的開(kāi)關(guān)，接觸器，總過(guò)流信號(hào)；各機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)主回路，正、反轉(zhuǎn)接觸器，過(guò)電流，制動(dòng)器反饋信號(hào)；各行程限位保護(hù)及提升機(jī)構(gòu)的超載、超速，變頻器運(yùn)行、故障等信號(hào)。輸出模塊選用直流24V，通過(guò)微型繼電器輸出，用于控制配電部分的總接觸器，各機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器的運(yùn)行。

擴(kuò)展模板EM安裝在駕駛室聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)內(nèi)，EM的輸入模塊選用直流24V，用于采集聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)控制各機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)及各檔位速度信號(hào)，零位信號(hào)，起重機(jī)電源控制，急停，登機(jī)請(qǐng)求、應(yīng)答，主提升電動(dòng)機(jī)選擇及變頻器復(fù)位等控制信號(hào)。并通過(guò)PROFIBUS總線(xiàn)電纜與PLC系統(tǒng)連接。

CP340觸摸屏安裝在駕駛室聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)上，用于顯示起重機(jī)工作狀態(tài)。操作人員通過(guò)觸摸屏可以了解起重機(jī)各機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的控制運(yùn)行情況。便于故障監(jiān)視，以確保起重機(jī)的安全運(yùn)行。

2、起重機(jī)的檢測(cè)過(guò)程

大車(chē)、小車(chē)、副提升電機(jī)功率較小，采用PLC輸出控制接觸器運(yùn)行，主提升電動(dòng)機(jī)因功率較大（兩臺(tái)132kW電動(dòng)機(jī)），采用ACC800變頻器通過(guò)開(kāi)關(guān)量端子接受PLC控制信號(hào)來(lái)檢測(cè)。以主提升電機(jī)為例，操作人員按實(shí)際需要通過(guò)聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)向PLC發(fā)出各種控制信號(hào)。PLC通過(guò)編譯好的程序?qū)ψ冾l器輸出信號(hào)，變頻器接收到PLC提供的信號(hào)，并按設(shè)定向電動(dòng)機(jī)輸出可變頻、變壓的電源，同時(shí)打開(kāi)制動(dòng)器，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的起停和調(diào)速情況的檢測(cè)。

在遇到緊急狀況時(shí)，可按下緊急按鈕，將變頻器的電源斷開(kāi)，使變頻器停止工作。當(dāng)主提升電動(dòng)機(jī)因故障跳閘時(shí)，在故障排除后，可按下復(fù)位按鈕，接通變頻器復(fù)位控制端RST，使變頻器恢復(fù)到運(yùn)行狀態(tài)。提升電機(jī)在下放重物時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，受重力加速度的影響，電機(jī)處于再生制動(dòng)的運(yùn)作狀態(tài)，使得系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并將電能存儲(chǔ)在電壓型變頻器的濾波電容器的兩端，促進(jìn)直流電壓上升，并使其能夠擊穿電器絕緣體，當(dāng)電壓上升到設(shè)定值時(shí)，通過(guò)斬波器接入泄能電阻來(lái)消耗直流電路的這部分能量，保證變頻器安全運(yùn)行。主提升電動(dòng)機(jī)采用變頻器驅(qū)動(dòng)后使提升性能有較大提高，起升平滑、穩(wěn)定，被吊物件定位準(zhǔn)確，卷?yè)P(yáng)提升操作可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，加上變頻器自身具有保護(hù)功能，如過(guò)流、過(guò)載、過(guò)壓等都能及時(shí)報(bào)警及停止，減少了起重機(jī)發(fā)生故障的幾率，提高了起重機(jī)的安全性能。

3、PLC選型及I/O設(shè)定

根據(jù)控制要求PLC系統(tǒng)的輸入、輸出元件及I/O地址設(shè)定如表1所示。根據(jù)系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，并考慮富裕量，選用日本歐姆龍CPM2AH—30CDR，其I/O點(diǎn)數(shù)為18點(diǎn)輸入、12點(diǎn)輸出。

4、橋式起重機(jī)檢測(cè)的PLC控制梯形圖設(shè)計(jì)

進(jìn)退機(jī)構(gòu)的梯形圖程序設(shè)計(jì)如圖1所示。運(yùn)行時(shí)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作，自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程如下。

（1）PLC開(kāi)機(jī)，其內(nèi)部繼電器M1產(chǎn)生初始化脈沖使各計(jì)數(shù)器復(fù)位。

（2）當(dāng)自動(dòng)運(yùn)行開(kāi)關(guān)S1合上，0000的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，1001線(xiàn)圈接通，起重機(jī)開(kāi)始前進(jìn)；同時(shí)，所有的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作，定時(shí)器T1M00每5s產(chǎn)生一個(gè)脈沖，脈沖的保持時(shí)間為一個(gè)掃描周期，為計(jì)數(shù)器提供計(jì)數(shù)信號(hào)。

（3）當(dāng)CNT01計(jì)到6時(shí)（即延時(shí)30s），CNT001的常閉點(diǎn)斷開(kāi)，使1001線(xiàn)圈斷電，進(jìn)退機(jī)構(gòu)停止前進(jìn)。

（4）過(guò)45s后，CNT002計(jì)數(shù)器到15，CNT002常開(kāi)點(diǎn)閉合，1002線(xiàn)圈得電，起重機(jī)開(kāi)始后退；工作30s后，CNT003計(jì)數(shù)到21，CNT003的常閉點(diǎn)斷開(kāi)，1002的線(xiàn)圈斷電，后退停止。

（5）休息45s，CNT004計(jì)數(shù)到30，CNT004的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，使所有計(jì)數(shù)器復(fù)位，又重新計(jì)數(shù)，進(jìn)入第二次循環(huán)。

5、PLC的設(shè)計(jì)

確定PLC設(shè)計(jì)必須按照以下原則進(jìn)行：符合控制分析系統(tǒng)要求，按照被控對(duì)象的情況來(lái)確定動(dòng)作及其完成的順序，并概括出順序的功能；PLC類(lèi)型的確定應(yīng)適合工藝要求，確定I/O點(diǎn)類(lèi)型及點(diǎn)數(shù)，估計(jì)其內(nèi)存存量；而后選取相應(yīng)硬件設(shè)計(jì)，了解所選PLC產(chǎn)品功能，并根據(jù)實(shí)際需要對(duì)其進(jìn)行軟件編程和設(shè)計(jì)外電路，繪制出控制系統(tǒng)接線(xiàn)原理圖；按照控制系統(tǒng)要求把功能順序圖轉(zhuǎn)為梯形圖，并應(yīng)用軟元件列表將其程序用途詳細(xì)標(biāo)明，以供設(shè)計(jì)、維護(hù)、調(diào)試和檢修使用；對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，檢查各種外接信號(hào)源及控制信號(hào)的運(yùn)行情況，并觀察其輸入、輸出間的變化是否符合要求，并進(jìn)行調(diào)整修改?，F(xiàn)在調(diào)試時(shí)應(yīng)設(shè)置工作方式為“RU N”，進(jìn)行反復(fù)試調(diào)，解決所有可能出現(xiàn)的問(wèn)題。PLC設(shè)計(jì)部分均用模塊化的方法進(jìn)行，其四個(gè)程序模塊分別是通信模塊、按鈕處理模塊、故障報(bào)警模塊和PID控制模塊。

6、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，PLC控制技術(shù)在橋式起重機(jī)電路設(shè)計(jì)中也起著重要作用。起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)是整合起重機(jī)的核心，這一核心主要通過(guò)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用PLC控制代替繼電器控制系統(tǒng)，不但完善了電氣控制系統(tǒng)，而且還強(qiáng)化了系統(tǒng)電路的保護(hù)及安全，更是簡(jiǎn)化了其系統(tǒng)的控制線(xiàn)路，使其性能更加安全。