PLC在塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)中的成功應(yīng)用

1、    plc在塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)中的成功應(yīng)用    蔡哲筍【摘要】本文針對傳統(tǒng)的由繼電器接觸器控制的塔式起重控制系統(tǒng)可靠性差、操作復(fù)雜、故障率高、電能浪費(fèi)大、效率低等缺點(diǎn)提出將可編程序控制器和變頻器應(yīng)用于其控制系統(tǒng).在塔式起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)加上一套由旋轉(zhuǎn)編碼器、pg數(shù)模轉(zhuǎn)換構(gòu)成變頻器閉環(huán)系統(tǒng).結(jié)果表明：該系統(tǒng)使用方便，具有良好的動態(tài)調(diào)整性能，極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性?！娟P(guān)鍵詞】可編程序控制器；塔式起重機(jī)；穩(wěn)定性1、傳統(tǒng)的塔式起重機(jī)的控制現(xiàn)狀塔式起重機(jī)是我們建筑機(jī)械的關(guān)鍵設(shè)備，在建筑施工中起著重要作用，我們只用了五十年時間走完了國外發(fā)達(dá)國家上百年塔機(jī)發(fā)

2、展的路程，如今已達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平并躋身于當(dāng)代國際市場.隨著高層建筑發(fā)展，對施工機(jī)械提出了新的要求.于是，160tm附著式、45tm內(nèi)爬式、120tm自升式等都由我國自己設(shè)計并制造；八十年代，國家建設(shè)突飛猛進(jìn)，建筑用最大的250tm塔機(jī)也應(yīng)運(yùn)而生.進(jìn)入九十年代，現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快，國內(nèi)外市場對塔機(jī)要求越來越高，眾多城市大型建筑、水利、電力、橋梁等不斷增加，市場的要求加快了新產(chǎn)品開發(fā)的力度，先后有400tm、900tm水平臂和300tm動臂式塔機(jī)1，、2.90年代開發(fā)生產(chǎn)的塔機(jī)產(chǎn)品技術(shù)性能均顯著提高，起升機(jī)構(gòu)采用三速電機(jī)驅(qū)動、渦流制動、電動換擋減速箱，變幅回轉(zhuǎn)采用雙速電機(jī)液力聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動，或采用變頻

3、調(diào)速，有多種速度，工作平穩(wěn)生產(chǎn)效率高.安全裝置齊全，動作靈敏可靠，裝有防止誤操作和野蠻操作裝置，可杜絕安全事故2.隨著功率電子技術(shù)的發(fā)展，早在六十年代后期，國外就開始致力于晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速技術(shù)的開發(fā)研究.目前，該技術(shù)己進(jìn)入了成熟穩(wěn)定的發(fā)展應(yīng)用階段.可編程序控制器plc引入到交流電氣傳動系統(tǒng)后3，4，使傳動系統(tǒng)性能發(fā)生了質(zhì)的變化.在塔式起重機(jī)實(shí)現(xiàn)了抓斗的自動控制和故障診斷、檢測顯示等，達(dá)到了新的技術(shù)高度.由變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)可取代直流調(diào)速系統(tǒng)，是隨著計算機(jī)技術(shù)特別是大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的不斷發(fā)展的必然結(jié)果，符合起重機(jī)的發(fā)展趨勢，適合發(fā)展大起重重量的起重機(jī).2、塔式起重機(jī)plc控制系統(tǒng)原

4、理本系統(tǒng)將塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)由繼電器控制改為plc控制，四大機(jī)構(gòu)調(diào)速均采用變頻調(diào)速.塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)總框圖如圖1所示5，8，9.塔式起重機(jī)的起升、變幅、回轉(zhuǎn)、運(yùn)行電動機(jī)都需要獨(dú)立運(yùn)行，整個系統(tǒng)由6臺電動機(jī)和4臺變頻器傳動，使用一臺plc加以控制.圖1 系統(tǒng)總框圖運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起動時間應(yīng)盡量符合實(shí)際需要，起動迅速而平穩(wěn)；機(jī)構(gòu)的電氣制動方式必須著重考慮.對不同的工況，可選擇自由制動方式與強(qiáng)制制動方式.在運(yùn)行機(jī)構(gòu)正常停止時，可選用自由停止方式，其停止時間可按實(shí)際生產(chǎn)中的運(yùn)行情況設(shè)定，以盡量滿足司機(jī)操作塔式起重機(jī)的需要為主.為保證起升機(jī)構(gòu)起動時具有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，可以通過設(shè)定機(jī)械制動器的打開時間

5、、變頻器的最低運(yùn)行頻率、運(yùn)行電流之間的關(guān)系，以滿足機(jī)構(gòu)負(fù)載特性的要求.變頻器內(nèi)部參數(shù)的設(shè)定能保證機(jī)構(gòu)具有良好的調(diào)速精度及起制動性能，由于起升機(jī)構(gòu)電機(jī)需使用脈沖編碼器作為速度反饋裝置.通過測量脈沖編碼器的脈沖數(shù)，利用二者之差控制電機(jī)的速度，所以選擇脈沖編碼器及其安裝時，應(yīng)當(dāng)考慮周全6，7，10.3、系統(tǒng)硬件設(shè)計電氣控制系統(tǒng)原理圖主要包括主電路和plc外圍接線圖.1.主電路共有六臺電機(jī)，同時帶有風(fēng)機(jī)冷卻裝置.2.plc外圍接線電路的i/o接線信號分別與表1中的i/o名稱相對應(yīng).表1 s7-200 i/o分配表4、系統(tǒng)軟件設(shè)計根據(jù)塔式起重機(jī)控制電路的工作原理，繪制軟件流程圖如圖2所示.圖2 系統(tǒng)軟件

6、流程圖在本系統(tǒng)中，plc程序設(shè)計的主要任務(wù)是接受外部開關(guān)信號（按鈕、聯(lián)動控制臺繼電器）的輸入，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)以及輸出信號去控制接觸器等器件，以完成相應(yīng)的控制任務(wù)。系統(tǒng)部分梯形圖如圖3所示.圖3 梯形圖5、結(jié)論本文設(shè)計的塔式起重機(jī)plc控制系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試以后，已成功應(yīng)用于長沙某大型起重機(jī)公司，系統(tǒng)經(jīng)過六個月的連續(xù)運(yùn)行，從未發(fā)生一次故障，與傳統(tǒng)的塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.使用方便；2.具有良好的動態(tài)調(diào)整性能；3.極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性；4.每年可節(jié)約維修成本1萬元左右（據(jù)使用該塔機(jī)的公司粗略統(tǒng)計，與之前相比，經(jīng)濟(jì)效益每年可提高50多萬元），運(yùn)行效率極大地得到了提高.經(jīng)實(shí)踐證明：本系統(tǒng)的設(shè)計是行之有效的，具有良好的應(yīng)用價值.本文創(chuàng)新點(diǎn)：對傳統(tǒng)的繼電-