PLC在橋式起重機控制回路中的應用

[摘 要] 橋式起重機（bridge crane）在企業的相關生產和生活中應用非常廣泛，作用也比較明顯，橋式起重機作為在物料的搬運系統過程中的一種重要的設備，對加強橋式起重機的操作以及運行的效果有著重要的影響。最重要的影響是能夠確保操作的安全以及靠譜，從而在一定程度上降低搬運的成本。一般來說，傳統的橋式起重機控制系統主要由以下兩個部分組成：其一，繼電器；其二，接觸器。采用的主要方法是交流串電阻，從而進行相關控制（啟動、調速等），而上述所說的這種控制方法在操作起來比較復雜，并且運行的效率也不高，存在耗費大量電源的缺點。因此，為了更好地解決上述問題，本文的主要研究方向是首先簡要介紹了PLC（可編程控制器）的基本特點，在此基礎上分析了可編程控制器的控制系統和傳統的接觸器控制系統的區別，還有可編程控制器系統和變頻器（frequency transformer）在橋式起重機（bridge crane）控制回路中的相關應用。

[關 鍵 詞] 橋式起重機；控制回路；應用研究

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2015）05-0030-02

橋式起重機的發展關系著我國國民經濟的重要發展方向，橋式起重機作為一種搬運物料的重要機器，在設計方面、制造工藝方面以及設備維修和管理方面都有著重要的意義和作用[1]。我國橋式起重機經過科技的發展以及社會經濟的不斷進步，累積了一些比較先進的經驗，但是與此同時也不可避免地出現了一些結構開裂的現象。在煉鋼等重要生產工藝中，橋式起重機是其中最重要的機器設備之一，一般情況下，橋式起重機的主要控制方式采取的是主令，控制器以及接觸器等進行一系列的控

制。上面所說的控制方式存在一些基本的問題，舉例來說，在煉鋼等工作比較復雜、工作環境比較惡劣以及諸多不利的因素影響下會讓控制器以及接觸器在操作的過程中出現可操作性極差、維修費用逐漸增多和故障概率比較高等問題。另外，由于橋式起重機的電動機功率比較大，如果采用的是傳統的交流串電阻控制，則很容易造成各大接觸器以及繼電器出現大頻率的分斷情況，導致電動機的耗損以及污染[2]。

一、可編程控制器（PLC）的基本特點

可編程控制器（PLC）的應用面非常廣泛，使用的功能也非常強大，操作也比較簡單，所以其是在工業自動化領域中最主要的控制設備，因此得到了廣大自動化工業領域的工作人員的青睞。而可編程控制器（PLC）與傳統的接觸器控制相比有諸多的優點，下面請看詳細介紹：

（一）抗干擾的能力比較強，安全性與可靠性比較高

傳統的接觸器控制中使用的大多是以下兩種器件：其一，時間繼電器；其二，中間繼電器。上述所說的兩種繼電器的線路普遍都比較復雜，存在接觸不良以及線路容易受阻等基本問題，所以很容易出現一系列的故障問題[3]。而現階段研究出來的可編程控制器使用相關軟件編程來取代時間繼電器以及中間繼電器，僅僅使用了少量的元件來連接輸入與輸出，線路變得特別簡單，操作起來也非常的方便，在很大程度上減少了因為線路接觸不良而造成的一系列線路故障的問題。

（二）系統在安裝設計以及調試的過程中調試的工作量比較小

從上述文章可以看出，可編程控制器采用的是用相關軟件來取代相關繼電器以及計數器等元件，讓系統的安裝設計以及調試的過程少了許多的測量時間以及測量的次數。

（三）提高了維修的工作效率

由于可編程控制器（PLC）出現故障的幾率比較小，而且還具有完善科學的故障診斷的功能，所以在整體上提高了維修的工作效率，相對來說減少了維修的時間和次數。

（四）體積比較小，耗損的能源比較少

可編程控制器系統相比起傳統的繼電器系統來說減少了大量的元件使用，取消了使用大型的時間繼電器以及中間繼電器等，所以在整體上看起來體積比之前更小，使用的線路也比較簡單，使用的過程也比較安全、靠譜。所以，可編輯控制器可以節省一大筆費用，節約能源。

二、三菱PLC在橋式起重機電氣控制回路中的相關應用

三菱PLC在我國大連是使用和生產最多的一個產品，在我國常見的型號有以下幾種：其一，FR-FX1N型號；其二，FR-FX1S型號；其三，FR-A FR-Q型號；其四，FR-FX2N型號；其五，FR-FX2NC型號；其六，FR-FX3U型號。

（一）三菱PLC的主要特點

首先，結構比較靈活。三菱PLC不受環境的限制，只要有電的存在就可以組建一家網絡，可以非常簡單地增加接入口的數量，從而進一步保證資源的有效利用，在移動的性能方面可以像WIFI一樣便捷實用。其次，傳輸的質量比較高，速度相對來說也比較快。人們可以在家里很流暢地觀看影片或者很容易對橋式起重機進行一系列的操作。最后，成本比較低。三菱PLC能夠充分利用好現有的網絡資源，不需要大部分的路線布置，能夠在很大程度上節約相關資源，從而避免了對建筑物以及公共物品的破壞。

（二）三菱PLC系統的結構組成

在縱向方面，把可控制編程器的相關程序編入到用戶的可存儲的程序當中，根據系統程序的存儲器所翻譯出來的程序，把用戶的相關程序解讀出來，變成內部PLC所能接受和認可的一系列程序[4]。在橫向方面，把輸入以及輸出的狀態都從輸出口以及輸入口進行連接，網絡CPU最主要的功能就是把已經出來的數據輸入數據存儲器當中去，在此基礎上把程序與數據科學地結合起來。把得到的相關結果輸出到工作數據的存儲器當中去，然后輸出到接口位置以及可控制的外部驅動器上面來。在組成方面，CPU主要是由以下三個方面組成：其一，寄存器；其二，運算器；其三，控制器。把上面所說的機器連接集成到一個芯片當中，與數據、地址的電路相互連接起來。

（三）橋式起重機的相關控制過程

不管是大車還是小車，采用的都是三菱PLC的可輸出控制器來進行操作，其中最重要的是提升相關電機的功率。通過開關量的端子來接受三菱PLC的相關控制信號，來進行一系列的調控和操作。舉例來說，提升電機的功率使用，其中最主要的是連接好三菱PLC的I/O接線，相關操作人員需要通過聯動操作的模式來進行信號的控制以及發出。三菱PLC在已經編寫好的程序當中釋放出一系列的信號來對機器進行操作，尤其是給變頻器發出重要的信號，按照規定來對電動機的變頻以及可變壓的電源來操作控制器的信號，從而最終實現電動機的控制。

一旦出現了緊急情況，相關操作人員可以控制緊急按鈕，從而停止機械動作，將變頻器的電源隔斷，讓其停止相關工作。另外，如果電動機因為發生故障而產生跳閘的情況，操作人員可以在故障接觸后按動復位按鈕，繼續之前的操作過程。

在提升電動機的過程中，由于電動機反轉會讓重力加速，所以很容易讓電動機出現再生制動的情況，所以使得電能進行轉化，讓電流呈現不斷上升的趨勢。上述所說的電壓在達到一定的設定值時，則可以通過斬波器來消耗多余的能源，從而進一步保證變頻器的安全運行。

綜上所述，可編程控制器能夠將拖動的系統有機運用到運輸車輛當中去，使得電動機的各種時間與速度的限制能夠得到更加合理的保障，尤其是對橋式起重機而言，其設備的損耗率也比較低。

參考文獻：

[1]胡艷麗，季學斌，劉團結.模糊自適應PID控制在橋式起重機智能防擺中的應用：基于ANSYS Workbench的橋式起重機小車架有限元分析[J].重慶工商大學學報：自然科學版，2015，10（06）：125.

[2]程曉燕，白劍波，焦洪宇.粒子群算法結合懲罰函數用于橋式起重機主梁優化：以32/5t通用橋式起重機改型設計研究為例[J].佛山科學技術學院學報：自然科學版，2015，10（02）：124.

[3]曾志強，祝錫晶，李紅鋼.SolidWorks的柱塞泵虛擬裝配與動畫仿真研究：基于LabVIEW的藥筒梯形槽寬視覺精確測量研究[J].計算機工程與應用，2015，04（09）：127.

[4]嚴向前，迪麗拜爾，黃衛芳.PLC和變頻器的港口橋式起重機控制系統研究：基于PLC在25噸電動雙梁吊鉤橋式起重機電力拖動系統中的應用[J].新疆石油天然氣，2011，11（01）：201.