PLC在塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)中的成功應(yīng)用

1、    plc在塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)中的成功應(yīng)用    蔡哲筍【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).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)械的關(guān)鍵設(shè)備，在建筑施工中起著重要作用，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)

2、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，160tm附著式、45tm內(nèi)爬式、120tm自升式等都由我國(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)品開發(fā)的力度，先后有400tm、900tm水平臂和300tm動(dòng)臂式塔機(jī)1，、2.90年代開發(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

3、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2.隨著功率電子技術(shù)的發(fā)展，早在六十年代后期，國(guó)外就開始致力于晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速技術(shù)的開發(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.可編程序控制器plc引入到交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)后3，4，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)了抓斗的自動(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

4、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5，8，9.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.圖1 系統(tǒng)總框圖運(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)器的打開時(shí)間

5、、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6，7，10.3、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.主電路共有六臺(tái)電機(jī)，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)分別與表1中的i/o名稱相對(duì)應(yīng).表1 s7-200 i/o分配表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

6、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)。系統(tǒng)部分梯形圖如圖3所示.圖3 梯形圖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)用于長(zhǎng)沙某大型起重機(jī)公司，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1萬(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-