門坐式起重機的遠程自動控制系統檢驗方法研究

摘要：目前，遠程控制系統已成為門坐式起重機（以下簡稱“門機”）的標配，在門機上配置了遠程控制系統，可以實現自動跟蹤、自動跟車、遠程定位、自動剎車、故障提示等功能。但在門機的日常使用過程中，由于門機的性能和結構等原因，容易出現一些安全事故。針對此種情況，根據門機的結構特點以及工作原理，制定一套具有針對性的檢驗方法和流程是很有必要的。以某港口企業用門機為例，結合檢驗實例探討了PLC檢驗流程和方法，以期對遠程控制系統檢驗提供參考。

關鍵詞：門坐式起重機；遠程自動控制系統；檢驗方法

一、檢驗前準備

（一）檢查設備清單

在檢驗前應檢查設備清單，確保清單上的設備數量和型號與現場一致，設備名稱、供應商名稱等應填寫齊全，設備的實際狀態也應填寫清晰。此外，還應檢查設備名稱、型號和數量與現場是否一致，記錄應做到一機一檔，且電子文檔應齊全。

（二）確定檢驗項目

在完成設備清單的確認后，根據設備清單中的檢驗項目和檢驗要求確定檢驗內容及數量。主要檢驗項目如表1。

1.檢查與PLC相關的電氣安全要求：在門機上設置與門機遠程自動控制系統有關的電氣安全要求時：①應具有防止誤操作的功能；②應有防止誤操作的措施；③當出現可能導致誤操作的故障時，能有效地對操作者發出警報信息。

2.檢查PLC供電電源是否滿足要求：首先應確認PLC電源回路中的接線是正確和牢固的；其次還應檢查PLC供電電源是否滿足門機安全要求所需的功率；最后還應檢查PLC供電電源與PLC所接設備是否匹配[1]。

3.檢測PLC的輸入輸出信號：首先需確認PLC輸出繼電器（常閉）觸點和信號指示燈（常亮）均應處于接通狀態，且輸入指示燈應正常；其次還需確認輸出繼電器（常閉）觸點和信號指示燈（常亮）均應處于斷開狀態，且輸入指示燈應正常；最后還需確認PLC的輸出繼電器觸點是否符合設計要求，且信號指示燈應正常。

4.檢測門機運行參數、位置和速度：首先應確認門機的運行參數和速度是否符合設計要求；其次還需確認門機運行參數和速度是否符合設備安裝說明和操作手冊的要求；最后還需確認門機運行參數和速度是否存在安全隱患，是否會影響到起重機的安全操作。

二、檢查電氣線路

在檢查PLC電氣線路時，首先需要對PLC的電氣原理圖進行分析，如圖1；然后使用萬用表和兆歐表對PLC的輸入和輸出端進行檢查。另外，還需要對PLC的相關參數進行檢查。其中，輸入端主要檢查輸入信號的頻率、極性等；輸出端主要檢查輸出信號的頻率、極性、幅度等。

當輸入端信號存在故障時，將會導致輸出端信號產生異常，例如某一信號為120 Hz，而另一信號為10 Hz，則在30s內會造成電流值的波動。在對輸出端進行檢測時，可以使用萬用表判斷是否存在電流異常情況。首先對線圈兩端進行測量，若其有電壓存在，則表明有電；然后檢測線圈匝數和匝間電阻值，若數值為0，則表明有短路現象發生；接著再檢測線圈兩端的電壓值是否正常；最后檢測電流值是否正常。若存在上述現象，則表明 PLC出現故障。

在PLC的輸入端上安裝一個電壓表來檢測輸入信號的頻率、極性等。在輸入端連接一個電流表來檢測輸出電壓和電流的大小。當PLC產生脈沖信號時，其內部將產生脈沖計數電路。當接收到輸入信號時將會產生脈沖計數電路；然后接收到的脈沖計數電路將會輸出相應的脈沖信號。為了獲得正確的輸出電壓和電流值，可以將電壓表直接連接到PLC的輸出端上。在輸入端連接一個電流表來檢測PLC輸入信號和輸出電流的大小，根據相關規定來判斷是否存在異常情況；如果出現異常情況，將會產生異常電流或電壓值，則表明PLC存在故障。

在檢查PLC輸出端時應檢查其是否有短路和斷路現象發生。如果有短路現象存在，將會導致PLC不能正常工作。另外，如果出現斷路現象，則需要檢測是否存在接觸不良或開路故障的現象；如果出現短路情況，則需要檢測是否存在線路老化程度嚴重的情況；若無任何故障出現時，則應檢查PLC輸出端是否存在接地或斷路等現象[2]。在PLC輸入端上安裝一個電壓表來檢測輸出端和輸入端之間的電壓值以及電流值的大小，若有異常情況發生，則需要對其進行排除。首先需要使用萬用表對信號輸入端和輸出端進行測量。然后對各個輸出口進行測量：①如果繼電器線圈通電后不能吸合后繼電器不能動作，則說明PLC已經出現了故障；②如果PLC出現斷路故障或其他原因導致繼電器不能吸合后不能動作，則說明PLC已經出現了故障；③如果PLC在通電狀態下直接向繼電器通入了直流電導致繼電器不能動作，則說明PLC已經出現了故障。

三、檢查PLC的供電及驅動

為保證PLC能正常工作，必須給PLC供電，且提供足夠的驅動電壓，要與PLC的最大工作電壓一致。在對PLC供電及驅動電源檢查過程中，應重點檢查兩個方面：一是檢查電源是否按設計要求進行配置；二是檢查電源線路的安全性。

根據《起重機械安全規程》第3.2節的要求：“起重機應設置過壓保護裝置，當出現危及起重機安全的情況時，可以切斷電動機電源。”故對PLC供電電源進行檢驗時，應對主電源線的電壓進行測試，正常情況下要求其不低于5V。同時在PLC控制柜上安裝一個電壓表，觀察主電電壓是否在正常范圍內。

當PLC工作電源電壓不滿足要求時，應及時向有關部門申請更換相關設備或電源線路。

在檢驗過程中應重點檢查PLC電源電路的安全性。如在檢驗過程中發現某臺起重機出現了電動機燒損現象，通過查詢發現該起重機配備了3個備用電動機。通過現場檢查發現：備用電機的控制線路為雙向控制，即一個電動機的3個開關同時控制另1臺電機的3個開關；其主回路是由兩條不同電流回路組成，即一條為主回路電流回路，另一條為備用電源回路，如果備用電源回路出現故障時，該回路不能使用。通過對備用電動機運行情況的檢查發現：備用電機出現過載時會嚴重發熱，燒壞電動機繞組。由此可見，當PLC電源不滿足要求時，將會對主電源造成干擾，從而影響整個PLC控制系統正常工作。

為避免PLC主機對電源產生干擾、主、備用電機之間產生共模電壓或共模電流對主電路或負載造成損傷等問題發生時能及時采取相應措施來保護PLC的正常工作，可以在PLC控制柜上安裝一個輸出斷路器（交流接觸器）。當主電機出現故障時，通過控制該斷路器可以斷開所有的輸出回路以切斷電源。若此時PLC仍正常工作，可將主電機停止運行，直至該斷路器斷開。這樣做的目的是保證主電路與PLC控制系統之間不存在短路、開路等情況。

為了保證PLC能夠正常運行、在發生異常情況時及時切斷PLC主回路的供電電流以及PLC控制系統中各設備之間沒有共模電壓及共模電流，應檢查PLC與電機之間有無接地線。具體做法如下。

在使用中的電機上找出一根與控制柜連接的線（如電纜），然后用萬用表測量其兩端是否有電壓。若有電壓則說明此線與電機地線連接正常；若無電壓則說明此線與電機沒有連接或接地。通過以上方法可快速確定PLC是否處于正常工作狀態，或判斷PLC能否正常運行。當遇到停電時要對主、備用電機的控制電源進行檢查，可采取斷開電源開關來判斷。因為停電后容易出現一些意外情況，如出現緊急情況需要用到緊急制動按鈕等裝置時，就會用到主、備用電機同時進行制動來阻止列車的前進或后退，以確保列車安全運行。

四、檢測PLC的輸入輸出信號

在檢驗過程中，通過檢測PLC的輸入輸出信號，判斷其是否與門機的控制系統相匹配，以此判斷PLC控制的門機系統是否可靠。

PLC的輸入信號為外部電源信號、外部傳感器信號、內部開關量信號。其中，外部電源信號為PLC輸入輸出模塊的工作電源，外部傳感器是在門機工作時采集傳感器的信息，而內部開關量信號主要是指門機運行狀態下采集信息。在門機運行時，如果PLC輸出模塊損壞或傳感器失效，那么外部輸入PLC中的信號將會無法采集，此時就會出現一種情況：檢測到外部有信號輸入時卻無法將其輸出到PLC中。這種情況在門機運行過程中頻繁出現，一旦出現就會導致事故發生[3]。

在檢驗PLC輸入輸出信號時，首先要注意查看電源指示燈是否正常點亮或熄滅、各輸入輸出模塊是否存在短路等故障；其次要查看各輸入輸出模塊之間是否存在互鎖關系。若存在互鎖關系，則不能將多個輸入輸出模塊進行串聯，否則會出現嚴重的誤動作；若不存在互鎖關系，則可以將多個輸入輸出模塊并聯起來。

（一）電源指示燈

在電源指示燈中，只有電源開關按鈕和PLC輸入輸出模塊兩個指示燈。在檢驗過程中，可以先查看PLC輸入輸出模塊的電源指示燈是否正常點亮，如果PLC輸入輸出模塊的電源指示燈是亮著的，那么則表明PLC控制的門機系統處于正常工作狀態，也可以確定PLC輸入輸出模塊是正常的。如果不能正常點亮，或者不能熄滅，那就說明PLC控制的門機系統存在故障。需要注意的是：電源指示燈僅亮著表示門機處于正常工作狀態；當電源指示燈熄滅時表示門機處于故障狀態。

（二）外部傳感器

外部傳感器主要有紅外傳感器、聲音傳感器等，在門機運行過程中，主要是通過這些外部傳感器采集信息，然后將采集到的信息輸送至PLC，若外部傳感器出現故障，就會導致PLC無法接收到信息從而導致門機的動作不正常。

在檢驗外部傳感器信號時，可以將門機構位置設置在中間位置，分別測試其是否有紅外信號輸入、聲音信號輸入以及光電信號輸入。因為門機構位的中間位置的紅外信號和聲音信號比較弱，所以在檢驗過程中可以將兩個傳感器分別設置為兩端位置。若紅外信號正常、聲音信號正常，則說明門機構位正常；若紅外信號正常但聲音信號異常，則說明門機構位發生了故障。在檢驗過程中發現紅外信號異常時可以將其輸出到PLC中，以便進行檢查和維修。

（三）內部開關量

內部開關量信號是指在門機運行狀態下采集到的信息。內部開關量信號主要包括手動、自動兩種狀態下的控制指令以及電機的速度值等信息。當PLC內控制信號檢測到內部開關量信號時，就會通過繼電器驅動電機帶動門機自動運行。在檢驗過程中，可以觀察門機運行時是否有與外部輸入信號相對應的內部開關量信息。

五、檢測門機運行參數、位置和速度

PLC根據當前門機運行參數和位置信息，通過對門機進行精準的控制，達到設定的動作和程序。在進行門機檢測時，可通過PLC來實現對門機運行參數、位置和速度的檢測。一般檢測要求是10秒內完成。檢測前應先關閉門機，并將故障位置、信號線路斷開。

當PLC檢測到門機運行參數、位置和速度時，會根據當前的狀況，通過無線通訊技術將位置和速度信息傳送給監控中心，會根據PLC傳送回來的信息控制電磁閥及限位開關等執行機構使門機停止。

因此在進行檢測時要特別注意：

（一）檢測過程中應關閉PLC，避免其他設備與其發生干擾；

（二）檢測過程中，當發現故障時，應立即停止操作。若發生故障時尚未解除危險狀態，則需要等待維修人員現場維修后方可進行操作。

（三）在進行PLC檢測的同時，應注意所使用的軟件版本是否與檢驗要求一致。若不一致，應盡快與軟件研發工程師聯系說明情況并取得一致意見后再進行PLC檢測工作。

（四）在進行PLC檢驗時，需要注意傳感器的安裝位置是否準確，傳感器是否可靠。

六、結語

目前，PLC已經成為門機中的一項重要安全保護裝置，隨著新標準的實施， PLC的檢驗也將更具針對性和專業性。本文就某港口企業用門機PLC檢驗方法進行了探討，結合實際案例分析了門機PLC檢驗流程和方法，對于后續制定相關標準提供了參考依據。

參考文獻

[1]丁高耀，仇佳捷.港口起重機遠程及自動控制系統檢驗方案研究與設計[J].起重運輸機械，2021（13）：79-82.

[2]程紅星.集裝箱門式起重機遠程自動化控制系統的檢驗[J].港口科技，2019（6）：12-13+43.

[3]吳萍.基于超聲波測距的起重機自動控制系統設計[J].電子設計工程，2020，28（22）：165-169.