龍門吊電氣控制系統設計

李華

摘要：龍門吊一般采用PLC遠程控制，分別設置遠程分站，分別為剛退遠程、柔腿遠程、司機室遠程、小車遠程，并且配備相應的電控裝置，而采用集中控制，龍門吊控制系統采用PLC集中控制，可節省調試時間，降低調試難度，提高了勞動生產率，減少了剛腿遠程柜，柔腿遠程柜，司機室遠程柜，大大降低了電控的成本。

關鍵詞：龍門吊、電氣控制系統、集中控制

前言

PLC控制技術在造船門吊上的應用也越來越多。因此，我們有必要研究龍門吊的PLC控制系統，以滿足用戶對龍門吊的數字化、智能化、網絡化和信息化的要求。龍門吊可用于船廠船體制作場所（船塢、船臺等）。具有起升、行走、抬吊、合攏和空中翻身等多種作業功能。龍門吊由小車主起升機構、小車運行機構、大車剛性腿機構、大車柔性腿機構、電氣室、司機室、電梯組成。起重機的控制系統經歷了由傳統的繼電器邏輯控制系統到PLC系統發展過程，隨著PLC控制技術的發展，以及PLC系統部件價格的降低，在港口起重運輸機械、造船龍門吊和大型冶金起重機械等設備已基本采用PLC控制。

PLC控制大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計以及建造的周期大為縮短，同時維護變得容易起來。

1.潤邦海洋ME160（2X50t+2X50t+2X10t）-45m造船龍門吊采用PLC集中控制實例（如下圖）

龍門吊小車起升機構、小車運行機構、大車剛性腿機構、大車柔性腿機構等，在上述四個機構中所有遠程控制采用集中控制，共用一只中央處理器（CPU），通過網絡連接可以節省大量現場布線;PLC系統通過通訊方式控制變頻器，PLC系統實現了對變頻器的最全面的控制，同時PLC系統也實現了最大限度的讀取變頻器的內部狀態。在PROFIBUS網絡上配置觸摸屏，可以實現對整機工作狀態監控和故障查詢。在設備出現復雜故障時可以迅速得到國貨商的解決方案。大大提供檢修的效率。變頻器和PLC已經在大門吊系統中使用，使用網絡技術可以簡潔有效地將PLC控制系統與變頻器結合在一起，充分發揮出變頻器的優勢。

2.PLC集中控制的特點

（1）可靠性

可靠性包括產品的有效性和可維修性?？梢跃幊炭刂破鞯目煽啃愿?，表現在下列幾個方面：

①PLC集中控制，接線大大減少，與此同時，系統的維修簡單，維修時間短，因此可靠性得到提高。

②集中控制采用一系列可靠性設計方法進行設計，例如：掉電保護，故障診斷，報警和運行信息顯示和信息保護以及恢復等，提高了平均無故障實際，平均故障恢復時間，使可靠性得到提高。

③可編程控制器的硬件設計方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的工業級元件，采用先進的電子加工工藝（SMT）制造，對干擾采用屏蔽、隔離和濾波等;存儲器內容的保護，采用自診斷措施，便于維修的設計等。一份用戶選用PLC原因的調查報告指出：在各種選用PLC的原因中，首選原因是可靠性高的，占93%，其次，才是性能和維修方面的原因。

（2）易操作性

PLC集中控制的易操作性表現在下列兩個方面：

①編程方面：PLC有多種程序設計語言可以使用，對現場電氣人員來說，由與梯形圖與電氣原理圖相似，因此，很容易理解和掌握。采用語句表語言編程時，由于編程語句是功能的縮寫，便于記憶，并且與梯形圖一一對應的關系，所以有利于編程人員的編程操作。功能圖表語言以過程流程進展為主線，便于設計人員與工藝專業人員設計思想的溝通。功能模塊圖和狗狗化文本語言編程方法的應用尚未普及，但由于它們具有功能清晰，易于理解等優點。

②維修方便：PLC所具有的自診斷功能功能對維修人員的技術要求較低，當系統發生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以根據有關故障代碼的顯示和故障信號燈的提示等信息，或通過編程器和刪I屏幕的設定，直接找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復節省了時間，降低了平均修復時間（MTTR）

（3）靈活性

PLC的靈活性主要表現在以下3方面：

①程序的靈活性：PLC采用標準編程語言有梯形圖、指令表、功能表、功能模塊圖和結構化文本編程語言等。使用者只需掌握其中一種編程語言就可進行編程，編程方法的多樣性使編程更加方便。由于PLC內部采用軟連接，因此，在生產工藝流程更改或者生產設備更換后，許多情況下可不必改變PLC的硬設備，而是通過程序的編制與更改就能適應生產的需要。這種編程的靈活性是繼電器順序控制系統和數字電路控制系統所不能比擬的。

②擴展的靈活性：PLC的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可以根據應用的規模不斷擴展，即進行容量的擴展、功能的擴展、應用和控制范圍的擴展。它不僅可以通過增加輸入輸出模塊來增加點數，通過擴展單元擴大容量和功能，也可以通過多臺PLC的通訊來擴大容量和功能，甚至可以與其它的控制系統如DCS或其它上位機的通信來擴展其功能，并與外部的設備進行數據交換。這種擴展的靈活性大大方便了用戶。

③操作的靈活性：操作的靈活性指設計工作量、編程工作量、和安裝施工的工作量的減少。操作變得十分方便和靈活，監視和控制變得容易。在繼電器順序控制系統中所需的一些操作得到簡化，不同生產過程可采用相同的控制臺和控制屏等。

3.電氣控制系統采用PLC集中控制帶來的好處

PLC集中控制帶來的好處總的來說：

①龍門吊控制系統采用PLC集中控制，可節省調試時間，降低調試難度，提高了勞動生產率。

②龍門吊控制系統采用PLC集中控制，只需電氣房PLC柜，減少了剛腿遠程柜、柔腿遠程柜、司機室遠程柜、大大降低了電控的成本，平均每臺起重機節約成本近萬元成本。

③龍門吊控制系統采用PLC集中控制，降低了異常點，方便日后的保養維修方便。

④龍門吊控制系統采用PLC集中控制，剛腿變頻器與PLC通訊距離縮短，柔腿變頻器與PLC通訊距離縮短，降低了通訊的異常點。

⑤普通龍門吊控制系統采用PLC集中控制，迄今為止，公司已經設計安裝了4臺PLC集中控制龍門吊。