淺談20/5t橋式起重機PLC模擬控制臺及電氣線路的維修

摘要：本文介紹了我院開發研制的20/5t橋式起重機PLC模擬控制臺的結構及組成，并以部分實例總結了電氣線路故障分析判斷思路，并介紹了一些維修方法和維修經驗。

關鍵詞：20/5t橋式起重機 PLC 變頻器 故障分析 故障維修

橋式起重機是一種用來起吊和放下重物并使重物在短距離內水平移動的起重機械，俗稱行車。傳統的行車采用的是繞線式異步電動機串接頻敏電阻器進行啟動和調速。該繼電器-接觸器控制系統可靠性差，故障率高，維護困難，維護費用高；且在運行時，因頻敏電阻器長期發熱，電能浪費嚴重，接觸器頻繁吸合、分斷，造成高次諧波污染。故在我院的模擬設備中，用PLC代替繼電器-接觸器控制，用變頻器調速代替電動機轉子串接頻敏電阻器調速。采用該方式控制后，運行效果明顯改善。

1 20/5t橋式起重機PLC模擬控制臺的組成

①模擬行車的輸入部件：主令控制器、電子凸輪控制器、按鈕、開關等。②模擬行車的控制部件：中間繼電器、交流接觸器、PLC。③模擬行車的保護部件：電流繼電器、各倉門限位、主副鉤及大小車的各級限位等。④模擬行車的驅動輸出部件：變頻調速控制器、指示燈、電動機等。

2 20/5t橋式起重機PLC模擬控制臺的特點

在模擬控制臺上，所有的控制與保護的實現應由PLC來完成，并能利用主令控制器和電子凸輪控制器完成對主鉤、副鉤、大車、小車的模擬操作和控制。主鉤、副鉤、大車、小車的驅動由電機完成。其中，主鉤的操作用主令控制器來完成，其傳動控制利用變頻調速控制器來實現，主鉤的速度在變頻器的操作面板上顯示。該變頻器共設置了六個檔位的輸出頻率，用于主鉤上升和下降的調速控制。副鉤、大車、小車的操作用電子凸輪控制器來完成。

我們所采用的PLC是由60點組成的，它有36個輸入點，24個輸出點。可以完成系統邏輯控制部分控制電動機的正反轉、調速等。控制信號進入PLC，PLC經處理后，向變頻器發出起停、調速等信號，使電動機工作。利用PLC控制的變頻調速技術，橋式起重機拖動系統的各檔速度、加速時間和制動減速時間都可根據現場情況由變頻器設置，調整方便。負載變化時，各檔速度基本不變，調速性能好。

3 20/5t橋式起重機PLC模擬控制臺的保護

3.1 零位聯鎖保護 主鉤、副鉤、大車、小車的操作控制利用主令控制器或各自的電子凸輪控制器來實現。在這些設備運行前，應將各自的手柄放在中間“零位”位置，以保證在系統上電后這些設備能在零位靜止狀態，實現“零位”保護。

當主鉤，副鉤，小車，大車電子凸輪控制器任意一個不在中間零位位置，主接觸器就無法吸合，防止在系統剛上電時設備自動運行或快速啟動的事故發生。

3.2 失壓保護 當設備在運行過程中，突然發生停電，停電后又突然來電，起重機不會繼續剛才的設備運行，需要重新起動后，方可繼續工作，防止因突然停送電產生事故。

3.3 行程限位開關保護 主鉤、副鉤、小車、大車在其行程終端裝設行程開關，當運行機構碰到限位后，切斷控制電路，讓其自動停下來，保證運行機構只能在規定的行程中運行。

3.4 過電流保護 每個電動機都有二個過電流繼電器，當運行電流大于過電流繼電器整定電流時，過電流動作，主接觸器斷電切斷主電源。從而防止電動機因過載和短路等故障造成設備事故。另外，在整個行車系統的主回路里也選用了一個電流繼電器，用于主回路的過流保護。

3.5 緊急開關、門、欄桿等安全保護 系統設有緊急開關、門、欄桿等安全保護設施。因緊急開關、門、欄桿等安全開關直接控制主接觸器的控制回路（在PLC程序中實現），當任意一個開關未閉合，主接觸器均會斷電，從而有效地保護駕駛員的安全和緊急情況下能及時切斷電源。

4 20/5t橋式起重機PLC模擬控制臺電氣線路的維修

在電氣設備運行時可能會發生各種大小故障，大致可以分成兩大類：一類是有明顯的外表特征并容易被發現的，例如電機的繞組過熱、冒煙等，發生此類故障必須找出原因，以避免再次發生；另一類故障是沒有外表特征的，必須分析故障原因和故障范圍，用一定的方法和工具去找出故障點，進行維修。

4.1 電氣設備故障維修方法和分析方法 ①看、問、聽、摸。通過這四種途徑尋找有無明顯故障。②根據故障現象分析故障范圍。必須熟悉機床的電氣線路，要做到有目的地檢查故障。③用一定的方法縮小故障范圍，找出故障點。可以用電壓測量法、電阻測量法、短接法等方式進行測量。④檢查故障點，找出故障原因。可以對元件進行外表檢查，發現故障的確切位置，或更換故障部件，但切記找出故障原因，防止故障再次發生。

4.2 維修實例 ①合上低壓斷路器QF1并按SB1后，主接觸器KM1不吸合。首先先檢查線路進線電壓是否正常，熔斷器是否熔斷，再檢查PLC輸入部分對應的緊急開關、安全行程開關信號是否正常，如果輸入信號有哪一路不正常，則故障就在該路輸入回路，如果輸入信號正常（一般PLC程序不會出錯），所以故障就在主接觸器KM1的線圈回路。最后可用電壓測量法查出具體故障點。②主鉤不能上升。行車的主鉤是由主令控制器來控制的，采用了PLC和變頻器相結合的形式對主鉤的升降進行速度控制。主令控制器在某一檔位上的觸頭通斷信號先被PLC掃描采入，然后經過程序運行后輸出到相應繼電器線圈，最后通過這些繼電器控制變頻器進行調速控制。故而在發現主鉤故障時可先觀察PLC的輸入信號是否正常，如果與主令控制器的控制信號不符，則問題就出在輸入端；如果輸入端正常，一般來說PLC的輸出端也應正常（PLC程序一般不會出錯），所以應檢查對應繼電器是否動作，如果發現某個本應動作的繼電器不動作，則問題在該繼電器線圈回路；如果繼電器正常，則問題出在變頻器輸入端上。在大致確定故障范圍后可用電壓測量法查出具體故障點。

參考文獻：

[1]技工學校機械類通用教材編審委員會.《電工工藝學》.機械工業出版社.2007年.

[2]鄭鳳翼.《電工電氣線路與設備故障檢修600例》[M] .人民郵電出版社.2001年.

[3]孫余凱.《電氣線路和電氣設備故障檢修技巧與實例》.電子工業出版社.2007年.

[4]另參考高級維修電工模擬機床設備維修部分資料.