PLC可編程控制器在天車電氣控制系統的應用技術分析

寧宗藩

摘 要：起重機設備在建筑領域具有廣泛的應用，而在起重機眾多機械設備的分類中，被稱為“天車”的橋架型起重機則是應用范圍最廣、使用頻率最高的起重機械之一，將天車的大、小車以及吊鉤配合作業可基本實現工程項目所修各類基本功能。文章主要探討PLC可編程控制器在天車電氣控制系統的應用價值，對編程控制器的配置以及程序的編寫方面提出自己的見解，用以更好的完善天車電氣控制系統。期望文章能對相關專業人士的工程作業流程提供些許研究價值。

關鍵詞：可編程控制器;PLC技術;天車電氣控制系統

近些年來，伴隨著工業進程的不斷發展，工程作業流程也在向著復雜化、精細化、智能化方向不斷前進，對于生產工人的使用逐漸減少，取而代之的是，對于工業機械設備的使用越來越多。同時，科技在給人類帶來高效與便捷的同時，對于工業機械設備的工業化程度以及操作及維修人員的專業素質提出了新的要求，而天車作為其中的代表設備，亦是如此。文章就利用PLC技術的可編程控制器對天車電氣控制系統為切入點展開介紹，用以便捷化實現設備提升以及水平搬運貨物運行路線的選擇、運行速率大小等方面的應用。

一、橋架型起重機結構簡述

橋架型起重機即天車的主要由控制系統、橋架系統、構造系統三部分組成。其中構造系統又可按其主要功能來劃分，將其劃分為大、小車兩種類型以及吊鉤和安全防護系統，橋架型起重機構造系統主要如下：

（一）小車工作系統

橋架型起重機的小車工作系統的主要作用為將吊鉤做的水平方向位移用以微調吊物等其他物件的運行速率、軌跡等若干參數。小車的結構主要由電動機、減速系統、傳動系統以及聯軸器組成，其在實際操作作業中起著不可或缺的重要作用[1]。

（二）大車工作系統

橋架型起重機的大車工作系統的主要作用為驅動作用，使起重機沿著既定軌道做前進或后退動作。其主要結構除同小車工作系統較為相似的電動機、傳動系統、減速系統、聯軸器以及制動系統等常規部件以外，還包含主動輪、從動輪等其特有部件結構。

（三）安全防護系統

橋架型起重機的安全防護系統主要起保護作用，是裝置在處于負載荷、過載荷以及碰撞等其他非正常狀態時的最有利的保護手段。此系統主要由過載荷限制處理系統、下降高度限制系統、起升高度限制系統、大、小車行程范圍限制系統以及防撞擊安全保護系統等相關裝置組成。

（四）吊鉤系統

吊鉤系統作為橋架型起重機的起吊裝置，在整個起重機的結構中起著舉足輕重的作用。其部件結構主要由電動機、制動系統、聯軸器、吊鉤系統以及稱重儀等相關起重構件組成。

二、PLC可編程控制器的系統應用

（一）PLC可編程控制器

基于PLC技術的可編程控制器在其原有的電子機械控制以及科學技術的基礎上，將工業用相關技術取其精華并融入自身系統，逐漸形成了將微型處理器系統作為核心的，具有數學運算能力、數據以及文件等信息傳遞能力和互聯網通訊能力以及邏輯推算能力、定時、計時能力等眾多功能為一體的新型具有自身特色的工業用編程控制處理器。其還可以將各類信息轉化為數字、文字等可視化、具體化數據并模擬出真實工業生產狀態進行分析各類生產制造流程。此項技術現階段已經逐漸成為工業生產領域最為常見、最為主要的控制系統，被廣泛的應用于工業生產行業中，此項成就的完成主要歸因于PLC技術的發展及成熟。PLC技術的主要特點有：

（1）PLC作為一種編程語言，其邏輯處理能力和數據處理能力均有較高水平，且編程形式較為通俗，易于上手，具有較低的專業素養要求[2]。

（2）PLC技術發展至今，其使用功能已經趨于完善，在各行各業中的應用通用化程度較高，且以長遠眼光來看，其成本的投入相較于其他類型來說偏低，可持續性強。

（3）PLC技術較穩定，應用靈活廣泛，在以天車電氣控制系統為例的正序控制系統中應用廣泛。

（二）PLC可編程系統的工作原理及原理圖

PLC可編程控制系統最重要的核心控制思想是用弱電來控制強電，再用強電來控制整個執行的相關機械，進而實現相關功能。而系統輸入的信號源大多數操作人員輸入的相關指令及操作，除此之外，還有部分信號屬于傳感器的檢測類信號，其主要根據PLC可編程系統內部的組合以及邏輯性來實現各部件、各構件的控制工作。如下圖所示，其為門機類升降結構、旋轉結構以及變幅結構流程圖。

門機類升降結構流程圖

PLC可編程控制系統的程序中包含多個功能塊子程序，每個子類相關程序代表一個基本功能，如升降類功能子程序、前進后退類功能子程序、閉鎖保護類功能子程序等，輸出類的相關控制指令以常開或者常閉的形式與變頻器的二次性控制電路之間相互串聯觸點，電機由變頻器驅動，用以實現升降等相關位移功能，最終使系統達到操作人員的設計要求，一般情況下，為滿足現場工作人員操作的便捷性，會配有專用的顯示屏、報警的喇叭、指示燈光等相關設備，方便操作人員隨時掌握門式起重機的運行情況和作業過程的實際狀況。

（三）PLC系統編程說明

主接觸控制電路：漏電故障裝置、程序緊急停止、線路緊急停止、鑰匙開關等構成PLC系統的主接觸器控制環。為了維持正常操作，主要接觸器可通過鑰匙開關控制[3]。因此，鑰匙開關是機車控制的關鍵。限位保護：為了保證機器設備的可靠性運行，當機構回到最上面的極限或下限時，機械設備停止運行，控制環以上限切斷，從而將接觸器的動力傳遞停止并停止運轉。在指定位置進行保護：每個動作的順序相對固定，通過完成前的動作可以進行下一個動作。零保護：在主電路進行通電的時候，假如操作手柄的位置沒有停在零位處，那么構件則不能進行運行。不受到零位的保護，系統會發生突然操作的現象，從而發生生產事故。聯鎖保護：可在兩處或多處操作的起重機，應有聯鎖保護，以保證智能在一處操作，防止兩處或多處同時都能操作。

（四）最大限度滿足被控對象的控制要求

在進行PLC可編程控制系統的功能相關參數的設計時，一定要明確其所設計目標的需要，嚴格把控目標對象與產品所需的規格參數以及相關性能參數保持一致，這也是工廠企業方所想要達成的生產過程以及生產標準，必須在此兩個角度均符合相應的生產要求，才能全面的體現出PLC可編程控制系統的實際價值，所以，這是在初期生產設計階段過程中最需要考慮問題，否則將失去PLC可編程控制系統最初的設計理念。當然，在實際的現場設計工作中，研究人員會完成現場調查，全面地掌握工廠生產中所使用的生產設備以及設備的生產流程，采集生產過程中關鍵的生產數據，再根據國內外相關領域中最為先進的設計原則，逐步地進行其設計理念的完善工作，與此同時，還要考慮到在實際生產過程中，各種操作人員相互之間的合作效果，從而實現高效合作，提高工作率。還可以制定設計方案和戰略，聽取員工的意見和建議，共同解決存在的不足。

（五）保證PLC控制系統的安全性和可靠性

為了滿足PLC系統的基本功能和需求，設計人員應考慮如何長久地維持PLC可編程操作系統的正常模式，以及如何進一步地確保系統的安全以及穩定，降低事故發生的頻率，提高操作系統的便捷性以及可靠性。設計人員應從PLC電子設備的細節部分和控制系統的功能部件開始，特別是在程序儲存階段，一定確保相關結構其位置信息等參數保持合理性，不斷地創新PLC可編程系統的設計理念，進一步地保證各類零部件的產品質量，以生產過程安全為準，提高系統運行的可靠性，并在生產過程中，對各種人員的協作關系及效果、設備等因素，整體形成綜合控制系統，實現高效合作和合作，提高運營效率。

（六）對PLC控制系統進行經濟和實惠、簡單的管理

在PLC系統的架構和功能設計時，不能一直追求性能的無限提升以及功能的多樣性，要根據目前這個階段生產的實際情況和需求，在合理的范圍內控制系統的功能標準，并且系統的操作要快而簡單，操作程序要盡量精簡，程序越復雜，就越容易出錯，生產率也會下降，根據企業的生產和管理需求，PLC系統的設計也要考慮到經濟需求，在合理的價格范圍內控制設計和制作成本，否則將有可能大幅度地提高相關工廠引入PLC可編程系統的引入成本，不利于PLC可編程控制系統的廣泛使用。另外，在設計階段注重系統功能的實用性，避免表面華麗的功能需求，在實際的生產過程中重視基本要求和標準，減少維護工作量。

三、結語

PLC可編程控制系統的工作流程體現了設備以及技術有機結合領域的巨大潛力，當然需要注意的是，其中仍然存在著多種尚未解決的問題，但是這個并沒有阻礙PLC的控制系統在生產過程中扮演著重要的角色。在PLC可編程控制系統的設計過程中有多種多樣的設計要素。為了不斷地滿足生產過程中的生產要求，需要在保證其完善的功能、合適的價格、便捷的運維操作的基礎上不斷地完善與改進設計模式。在PLC系統的實際設計過程中，必須要保證相關程序的安全性，切忌在生產過程中出現錯誤的指示等相關問題，從而并引起一系列的問題。所以，保證操作程序的高精度以及高可靠性，提升PLC系統的便捷性和普及性是非常有必要的。

參考文獻：

[1]石玉剛.無人天車電氣控制系統中的變頻器選擇與PLC通信[J].中國金屬通報，2019（01）：154+156.

[2]李海明.淺談橋式起重機電氣控制系統設計[J].中國戰略新興產業，2018（32）：140.

[3]唐啟儒.橋式起重機的電氣控制分析與故障處理探討[J].現代制造技術與裝備，2018（06）：156-157.