PLC在起重機的電氣設計中的應用研究

李寬

摘要：近些年我國經濟實現了跳躍式的發展，科學技術也得到了很大的進步。在傳統的起重機電氣系統中，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生率高、可控性較差、調速不穩定的問題。隨著近些年計算機技術以及電子技術的不斷發展，PLC技術在起重機電氣系統中得到了廣泛的應用，使得電氣設計更加安全、穩定、可靠，且維修便利、性能良好。因此，文章主要針對PLC在起重機的電氣設計中展開分析。

關鍵詞：PLC技術；起重機；電氣設計

近幾年來，隨著我國工業的不斷發展，許多工廠需要性能良好的起重機進行作業。起重器作業要求具備穩定、安全、可靠的低速就位性能，對于調速控制的準確率要求較高，因此需要配備先進、可靠的電氣系統。傳統起重機的電力系統存在許多缺點，隨著變頻調速技術的不斷創新與優化，起重機電氣系統中應用變頻器進行電氣控制，同時獲得了較好的效果。在控制點較多的起重機中，PLC技術逐漸取代了傳統的繼電器控制模式。

一、PLC技術應用優勢

PLC是以微處理機核心，利用數字控制技術制成的新一代控制器。PLC主要通過循環掃描的方式進行工作，對輸入輸出數據進行集中處理，且循環掃描周期所需時間短，這使得輸出糾正速度快，能夠提高控制的準確性。PLC控制器有可控性好、信息化水平高的優勢，PLC控制器能夠通過邏輯設計將軟硬件控制聯系起來，從而實現系統預設功能的控制，并且系統中采用了新型信息通信技術，例如總線技術、網關以及邏輯地址等。但是PLC控制器需要不斷的升級與優化，從而更好的保障PLC控制器的可靠性，為系統的在線監測、維護保養提供真實的依據。隨著我國PLC技術的不斷提升，各項功能也不斷完善，例如現場控制系統方案已經發展的非常成熟，能夠為運營提供有力支持，并且進一步提升了系統監測的準確度，減少了故障的出現。

二、在起重機電氣設計中PLC技術的應用

（一）PLC電氣系統簡介

起重機整個電氣控制系統主要可以分為：主、副升降機構系統，配電保護系統，運行系統這幾部分。當起重機作業時，能夠通過控制平臺的按鈕或手柄進行操作，將輸出信號傳輸給PLC控制系統，然后通過內置處理器對信號進行處理，再將處理后的信號傳輸給控制設備，從而實現對起重機開機、關機以及運行的控制。此外，起重機的限位功能、過載保護功能以及超載限制功能也會自動將預設參數輸入到PLC控制器中，從而保護起重機的安全運行。

（二）PLC輸入輸出系統信號設計

根據起重機工作的一般需求，需要實現對以下信號的控制：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，安全門的開啟與關閉，啟動、停止、照明、電鈴變頻器復位、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掃描的工作方式，也就是通過循環實現“收集輸入量、執行指令輸入數值”的方式來控制電氣系統的運行，掃描將從最開始的指令著手。如果出現意外中斷或跳轉的指令程序，會按照存儲順序進行依次執行，循環結束之后會重新進入下一個掃描循環。PLC控制器中的內部邏輯功能可以分為四個功能：安全防護、功能控制、故障輸出以及各設備控制。因此在應用PLC控制器時，需要考慮到各設備之間的邏輯關系，在確保程序正確的情況下，盡可能簡化程序，從而便于系統的維修與養護。

（四）PLC選型

根據系統輸入輸出信號的數量、參數以及要求選擇，合適規格的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，從而實現數據傳輸和計算處理。在應用PLC控制器之后，起重機的調速控制的范圍以及準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實現系統的開啟與關閉，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應用能夠減少繼電器的數量，從而提高系統的集成水平，能夠提高系統的穩定性，同時有助于降低故障發生率。當系統中出現設備故障的時候，能夠全力矩輸出，提高系統的可靠性和安全性。對于起重機超載、限位以及相應的工作狀態都有較好的警示。

（五）故障顯示選型

在配置比較高的橋機中，可以設置1個隨時監視系統工作情況的裝置，以便操作人員能及時地了解起重機機的運行狀態，各機構的限位情況及主要部件的工作狀態。發現系統存在的安全隱患，并能及時地做出正確處置。

三、PLC應用過程中需要注意的事項

（一）提高信號傳輸穩定性

目前起重機電氣系統主要采取的可編程邏輯器進行自動控制。可編程邏輯器主要是采用流量控制的方式，可分為控制部分與執行部分，控制部分主要是利用PLC控制器進行控制，執行部分主要是利用自動調節設備完成。自動控制系統的應用不但突破了傳統人工設備控制的缺陷同時提升了生產效率。例如通過采用多級濾波處理技術并調整集成電壓，從而減少其對系統的影響；或者是通過安裝屏蔽層變比為1：1的隔離變壓器，減少設備接地的影響，還可以考慮加入LC濾波電路。

（二）提高系統抗干擾性

PLC控制器工作環境復雜，而輸入輸出設備以及信號通道都建設在電場與磁場中，導線之間可能會出現多種多樣的干擾現象，這對于系統的運行造成了嚴重的影響。為了提高系統的抗干擾性，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，采用動態零點，能夠有效避免電位漂移。

四、結束語

綜上所述，在現代社會中很多行業都應用了起重機，屬于比較常見的一種工具，但是傳統的電氣控制中存在許多問題，維修與優化也較為困難，且元件隨著現代技術的進步已經逐漸被淘汰，一旦出現故障，查找與維修也非常困難，影響了起重機的應用效率。隨著現代控制技術以及計算機技術的不斷發展，PLC技術由于其可靠性高、控制準確、靈活性好的優勢，在起重機電氣設計中得到了廣泛應用。

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