PLC控制在橋式起重機檢測中的應用研究

劉冕

（湖北特種設備檢驗檢測研究院咸寧分院，湖北咸寧 437100）

在橋式起重機的實際運行中，使用PLC控制系統對其進行檢測，以此來規避意外事故的發生概率。針對橋式起重機來講，PLC控制系統具有非常強大的功能，且具有較強安全性與可靠性，同時其在編程以及實際應用方面具有非常突出的優勢。另外，在橋式起重機檢測當中應用PLC控制系統，可以有效彌補傳統管控模式之下操作方面存在的缺陷問題。因為PLC控制系統的實際應用，人工勞動的強度得以有效降低，橋式起重機實際操作中的很多問題都能夠獲得有效解決，其中包含電機的開閉與起升，也包含抓斗剛剛裝料之后閉合起升時候無法同步等諸多問題，這些針對橋式起重機工作性能的優化改善來講具有重要作用。

1.PLC控制系統的架構組成

本文選擇100/32T的橋式起重機作為案例，其PLC控制系統應用的是西門子S7-300模塊化系統，此系統當中具有中央管控單元CU、西門子觸摸屏幕、擴展模塊等。中央單元安裝于起重機電氣梁當中，還包含輸入模塊、輸出模塊，都使用的是24V直流電壓。其中擴展模板和觸摸屏幕都安裝在了駕駛室的聯動操作臺當中，擴展模板輸入模塊所使用的也是24V直流電壓，聯動操作臺采集、應用相關機構的電動機信號，觸摸屏實際作用就是要將起重機整體工作狀態展現出來。通過對配電開關、接觸器、總過流信號等的實際采集，所有機構電動機的主回路、接觸器、過電流以及制動器的反饋信號都被采集出來，行程的限位保護、提升機構存在的超速、超載以及變頻器的運行、故障等諸多信號，輸出模塊基于微型繼電器進行輸出，能夠對配電接觸器進行有效管控，其中也包含機構電動機以及制動器的實際運行[1]。這樣的操作方式能夠讓工作者于觸摸屏上對起重機電動機的工作狀態進行全面掌握，及時發現并且解決潛在的問題，以免事故態勢被擴大，確保橋式起重機能夠平穩地運行作業。

2.橋式起重機的檢測流程

橋式起重機的實際應用中，會通過PLC控制系統開展管控與檢測，實際操作中基于制動單元，完成對制動能耗的吸收與消耗，以此來對電氣元件實施有力維護。基于管控成視角進行全面分析，啟動系統實際應用的就是凸輪管控，基于PLC控制系統所下達的特殊指定，比如上升、下達等指令。針對PLC控制系統的實際調用，需要提前進行程序編制。

橋式起重機實際設計中已經明確了相關的規范要求，起重機處在100%額定載荷的工作狀態時，可有序開展相關工作，非常可靠和有序。供電系統的額定數值如果產生10%波動，會提升額定的載荷，不管載荷處在怎樣的位置之上都需要針對系統開展管控，以此確保機構工作的有序化開展。同時，能夠有效規避溜鉤等諸多問題的產生。在管控方案允許的前提下，不管管控手柄處在何種位置，開展正常工作的時候，都需要額定荷載的下降地域120%額定速度，通過變頻器參數的布設、光電編碼器相互連接對其開展有效保護。如果制動器的線路存在異常情況，需要及時切斷電動機、制動的電源，制動器的線路當中，需要對各個安全保護系統進行裝置配備，基于變頻器、PLC控制系統開展多點、協同管控，所有管控點都要進行相應的連鎖反應，無論是哪一個時刻，都需要有對應的工作點在運行，所有管控點都需要具備緊急斷電的相關裝置，意外斷電情況的出現，管控系統需要基于有效措施對制動器進行安全保障動作，以免其對整個設備產生不利影響[2]。

橋式起重機的副提升電機、小車、打車的功率相對來空間比較小，實際運行當中一定要引入和應用PLC控制技術，合理的應用PLC管控接觸器。提升電動機功率也比較大，所以選擇應用對應合理的變頻器，通過量端子的開閉來接受PLC控制技術信號，通過這樣的方式對橋式起重機進行檢測。比如，在對主要提升電機進行檢測的時候，操作工作者一定要基于實際訴求，于聯動操作臺中向PLC控制系統發送管控信號，之后基于程序編譯的方式，把信號傳輸到變頻器，變頻器在完成了信號接收以后，會遵照已經設定的內容，向供給電動機提供可變頻以及變壓電源，同時打開其的制動器，在此基礎之上對電動汽開閉、速度調整等諸多情況進行檢測。如果出現了緊急狀況，要及時按下緊急按鈕，將變頻器的電源切斷，用這樣的方式來終止變頻器的實際運行。如果因為故障問題的影響，致使主要提升機出現跳閘的問題，在實際進行故障問題排查處理之后，需要按下復位按鈕，同變頻器的復位管控端進行連接，以此對變頻器的運行情況進行合理恢復。而在進行重物下放的時候，提升電機會出現反轉，因為重力加速度情況的影響，所以電機當前的狀態屬于是再生制動。也就是說，系統當中的機械能轉變成為了電能，之后存儲于電壓型變頻機濾波電容器當中，基于此對直流電壓進行提升，讓其能夠將電氣絕緣體擊穿，當電壓滿足于設定數值的時候，直流電路當中的一些能量會基于泄能電阻、斬波器的合理連接進行消耗，以此來確保變頻器實際運行當中的安全性、可靠性以及穩定性。變頻器驅動可以對主要提升電機提升的實際作用進行有效提升，強化起升機的穩定性，同時更能夠提升被吊裝物件的定位精準性，為了能夠達成無級變速的目標，可選擇應用卷揚提升的操作措施，同時和變頻器自身多具有的保護功能進行有機整合，以此對起重機出現故障問題的概率進行合理管控，以此對其的安全性、可靠性以及穩定性進行合理優化與改善[3]。

3.PLC控制技術應用在橋式起重機檢測工作中時I/O的定義

將PLC控制技術應用于程序設計和編程工作當中，提供時使用滿足相關規定要求的I/O設備。對橋式起重機的管控系統進行檢測與分析，合理有效的PLC管控技術系統具備輸入模塊和輸出模塊（如表1所示）。遵照橋式起重機實際檢測中的管控要求，PLC管控系統的輸入包含：自動運行的開關輸入信號，通過手動達成開關信號的前進與后退，通過上升、下降信號的手動開關，合計有7個開關的輸入信號。PLC管控系統當中的輸出涵蓋接觸器驅動的前進、后退信號，左、右行接觸器的驅動信號，上升、下降接觸器的驅動信號，電鈴與指示燈的驅動信號，合計有8種開關量的輸出信號[4]。遵照系統I/O點數，對其富裕量進行考量，I/O點數是：24點輸入，16點輸出。

表1 PLC控管控技術中I/O的定義表

4.基于PLC管控技術對橋式起重機進行檢測的梯形圖

橋式起重機進退機構主要包含兩種不同的工作模式，極為自動模式與手動模式，從PLC管控技術實際運行開始，其內部各個設備開始進行初始化工作，繼電器也開始脈沖，且計數器開始復位共組。在開關開始運行之后X0會被看成是一個常開接點而被閉合，Y1線圈和進退機構所執行的是元件連接，并且進入到運轉的狀態當中，在接觸器接通之后起重機就會開始運行，定時器、計數器也會同步開啟，這其中T0定時器與固定周期內會產生一個脈沖，把計數信號傳輸到計數器中，如果C100計數計到一定數值的時候，會將常閉節點斷開，Y1線圈也會轉變成斷電，進退機構會停止運行。在運行了一定的時間之后，C101計數器的技術會到達一定數值，這個時候的C101常開接點閉合同時和Y2線圈處在接通狀態，也就是從這時開始起重器開始后退。運行了一定時間之后，C102計算器的計數到達一定數值，就能夠將常閉接點斷開，并且將后退運行停止。

在對機構左右運行進行實際管控的時候，一定要對編寫程序、輸入程序進行全面檢查，保證二者是一致的。總體檢查基于菜單操作來實現，檢查結果滿足相關要求之后，基于檢測程序實際運行，但是這其間可以不對程序進行執行。也就是說，指令執行和暫停屬于是交替開展的，基于程序檢查的實際結果對其要求是否滿足一致要求進行判斷，當其處在一致狀態的時候，表明程序是正確的，如果其處在不一致的狀態，則表明程序是不正確的需要及時進行修改，有關橋式起重機升降機的機構工作管控梯形圖設計、分析等，需要相關工作者在實際工作中進行跟進探析[5]。

5.聲光指示管控梯形圖和調試

遵照相關規定要求其反復運行大約一個小時的時間，如果在聲光管控操作方面有需求，需要適當地增加梯形圖（圖1是運行機構的工作控制梯形圖與升降機構的控制梯形圖）。在橋式起重機的實際運行中，把C113技術輸出端和T0常開接點進行連接，依據5S頻率開展通斷，在C113技術數量到達720的時候，就將同工作機構串聯起來的自動運行管控制度C113常閉節點切斷，基于此把Y1到Y6都斷開，讓其停止工作。并且將C113常開接點接通，Y0、Y7線圈在通電之后會發出聲光信號。因為T4所產生的影響，聲音信號10S之后就會小時，但是燈管信號還依然處在運行狀態當中。也就是說，聲音信號在消失之后，依然保持著燈光信號。

圖1 運行機構的工作控制梯形圖與升降機構管控的梯形圖

在管控左、右運行機構的時候，先對編寫、輸入程序的一致性進行檢查，在開展總體檢查工作的時候，基于菜單欄的調試、總體檢查的選擇，開展總體檢查工作的實際開展，檢查正確之后，運行檢查程序，判難斷定時、計數器載錄時間的正確性，可選擇使用但是不進行程序執行。也就是說每一條指令的執行都有一次暫停，對程序顯示的結果進行逐條檢查，檢查其同規定要求之間的一致性，可優先對輸出狀態進行選擇，判斷斷點指令的有效性與無效性，一致則表明程序是正確的，否則需要修改相關程序。左右運行機構管控的相關系數分析一定要到位且全面，C104代表的是在左邊14S位置開始計時，C105代表的是時間間隔是23S的時候開始計時，C1xxx代表的是右行14S開始計時，C107代表的是間隔23S的時候開始計時，Y3代表的是右行自動或者手動工作，Y4表示右行的自動或者手動工作。

C108是提升至15S之后開始計時操作，而Y6則是基于手動或者自動開展下降操作，其中C110代表下降10S開始計時，C109代表間隔19S的時候開始計時，C111代表價格10S進行計時，Y5代表的是自動、手動的上升運行。

6 結語

綜上所述，通過PLC控制技術對橋式起重機進行檢測，可以對橋式起重機的電機速度、加速、制動等諸多參數開展動態檢測，基于PLC系統技術的有力支撐，將故障問題快速找出來，用這樣的方式來切實降低設備維修養護處理的壓力。也就是說，針對橋式起重機的檢測工作，PLC控制具有非常高的應用價值與發展潛力，其也給橋式起重機的未來發展奠定了堅實基礎。簡單來講，基于PLC管控技術對橋式起重機進行檢測，能夠有效減少設備產生故障問題的概率，減少電機燒毀問題的產生，并且能夠降低其對電網高次諧波所產生的影響指數，強化提升了門式起重機檢修過程中對故障問題進行排查的速度，減少對設備進行維修保養的工作壓力與工作量。