基于PLC控制的橋式起重機電氣設計

曹小彥 何法

摘要：當前，橋式起重機已經被廣泛應用于各種類型的生產企業當中，成為生產過程中所需的重要工具。使用傳統的電器控制系統進行控制，通常在系統連接方面較為復雜，出現故障的概率較高，維護成本高昂。將PLC控制系統應用于橋式起重機控制當中，可以顯著優化設備控制水平，實現生產加工智能化控制，使生產流程更加安全可靠，提高生產加工效率，本文將結合生產需求，針對PLC控制的起重機電控系統進行分析。

關鍵詞：起重機;電氣設計;PLC控制

一、PLC控制的橋式起重機電氣系統設計方案簡述

通常情況下，一個較為完整的PLC控制的橋式起重機在電氣系統設計方面，需要由六個模塊構成，六個模塊分別為配點保護、主起升機構、副起升機構模塊、大車運行機構模塊、小車運行機構模塊、PLC控制模塊。在使用PLC進行橋式起重機控制時，主要利用聯動臺裝置當中包含的主令控制器和按鈕等相關的手動控制設備，將信號傳送到PLC設備的輸入模塊當中，使用設備中的CPU對信號進行處理，利用輸出設備發送控制信號，實現對設備當中指示燈設備、報警器設備、繼電器設備和顯示設備的控制。其中繼電器的中間裝置可以帶動接觸器裝置，對起重器的各個機構進行游戲哦啊控制，實現電機啟動與停止操作。同時，在各種保護信號當中，例如限位開關裝置、過流繼電器裝置。門開啟和關閉裝置、超載限制裝置也都可以將信號反饋回PLC系統的輸入模塊當中，實現生產過程中的有效安全保護作用。

由于現場環境較為潮濕，為了保證PLC、變頻器等電子設備工作于干燥、恒溫的工作環境，將主要電氣控制柜設置于橋機主梁內并設置大功率空調，同時，在各主要控制柜內設置溫/濕度監測儀表、除濕加熱器和散熱風機。

（一）控制系統在安全保護方面的設計方案研究

l.設備安全門的開啟、關閉聯鎖保護設計

在機械能安全門處于開啟狀態時，設備當中的總接觸器將會處于無法吸合的狀態。總接觸器如果處于吸合狀態，則安全門可以打開，總接觸器在安全門打開后自動斷開。

2.設備超載保護流程設計

如果起重器設備承載的起重重量已經達到設備額定的其中重量95%以上時，報警裝置將自動啟動，如果起重器承載的重量超過額定重量的105%時，報警裝置將會發出停止信號，在這種狀態下起升機構不能繼續上升，只能進行設備的下降操作，以保證設備運行的安全性。

3.設備的斷相和相序保護設計

設備斷相遇相序保護的實現，主要通過合理設計相應程序，利用斷相相序保護器保證功能的實現。

4.設備中各機構的限位保護設計

在各機構限位保護程序當中，主要包括主副起升控制和下降限位限制。在程序控制當中，能夠保留正大車左行和右行限位操作。實現小車前行和后行限位操作。一旦大車或小車到達限位處，將會執行電源切斷程序，此時，在此機構當中的另一方需要向反方向運行，以保證整個運行系統流暢和安全。

5.緊急開關的設置

一旦整個系統在運行過程中發生了緊急事故問題，總電源將會自動切斷，保證設備其他部分不會受到損壞。通常情況下，設備的急停開關將會設計成紅色蘑菇頭形狀，不能夠進行自復位操作。

6.設備的零位保護設置

在各個機構控制器處理零位以下狀態時，才能進行總接觸器的吸合操作，這種設計方式主要是保證電力停止供應以后，主令能夠回零，防止各機構運行不能停止，給生產活動帶來危害。

7.設備熱繼電器的設置

如果在電機設備當中通過的電流量已經超出電動機能夠承載的額定電流量，將會導致電機的溫度過高，對設備運行產生危害，此時需要使用熱繼電器進行主回路的斷開操作，從而保障電機作用不會受到損壞。

（二）設備中信號的輸出和輸入設計

在使用PLC進行橋起重機控制設計中，需要結合用戶需求設計可靠性方案，通常情況下控制信號需要包括以下幾種：主副鉤的起升信號、主副鉤的下降信號、二檔信號、三檔信號、四檔信號，組織結構中大車與小車的前進、后退、向左、向右操作信號，大車與小車在運行過程中的二檔、三檔、四檔信號;同時，還需要包括主副起升的限位信號、大車與小車的限位信號;其他設備中主要包括熱繼電器的傳輸信號、運行過程中的超載信號、變頻器設備發生故障時的預警信號;安全門設備的開啟和關閉信號、急停預警信號、照明信號、電鈴信號以及變頻器復位信號等;正常情況下需要結合手動輸入信號、反饋信號共同組成。

二、PLC控制的橋式起重機系統硬件設計

在進行PLC系統的選型過程中，首先應結合初步確認的I/O信號進行系統設備的選擇，其中主要包括使用者輸入輸出信號的數量多少、信號輸入輸出性質、信號與參數特別要求等，當前被廣泛使用的PLC系統SIMENSS7-200CN系列在應用中效果良好。此型號設備所采用的CPU裝置為226CN，使用此種設備能夠實現24輸入/16，輸出40個數字量1/0點，能夠實現最大248路數的字量1/0擴展點，或者進行35路模擬量;為設備控制提供26K的字節程序以及大容量的數據存儲空間;在設備中分別包括六個獨立的30kHz高速度計數器裝置，結合兩路獨立的20kHz高速脈沖實現信號的輸出，使用這一系列的PLC控制方式，能夠有效提高設備運行的穩定性，同時可以使用非常豐富全面的指令集進行多功能操作和數據處理。

三、結束語

隨著我國工業自動化技術的不斷提升，通過采用PLC進行控制，利用變頻器驅動電機的控制方式，是未來工程電氣控制技術發展的必然趨勢。當前，通過使用PLC系統控制代替傳統控制方式，實現起動機設備運行和自動報警功能，可以有效提高起動機設備運行效率，保證起動機設備在使用過程中的安全性和穩定性，但在具體設計方面，還需要在先喲路的PLC控制系統中國進行改進，進一步完善電氣控制系統的安全保障機制，簡化起重機的控制線路，使系統的安全性能得到有效提升，做到故障自動發現和排除，因此，將PLC控制應用于起動機設備運行當中具有廣闊的前景。

參考文獻：

[1]張永慧，李維巍.松江河小山電站橋式起重機自動定位系統研究[J]吉林水利，2019（06）：60-62.

[2]徐振勇橋式起重機智能防擺控制技術研究[J].冶金與材料，2019，39（03）：89-90