1、PLC 在起重机的电气设计中的应用浅论摘要：本文通过对 PLC 及 PLC 在起重机的电气设计中的应用分析，重点介绍了采用 PLC 逻辑控制器的电气控制系统，说明了 PLC 技术的应用大大提高了起重机的可靠性、可操作性、维修方便性，其综合性能远远大于继电器控制系统。 关键词：PLC 逻辑控制器；起重机；电气设计；应用 中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 起重机在当前社会的各个领域都得到了广泛的应用，是主要的工具之一，而起重机的传统电气控制都是以继电器为核心的电气控制，这种电气控制接线复杂，维修和改进十分困难，而且其元件随时间的推移会逐渐老化，故障率会大大增加，而且一
2、旦出现故障，查找十分困难，维修也很浪费时间，大大影响起重机的工作效率。随着微电子技术、计算机技术的兴起，PLC 控制技术以其可靠性高、控制过程软件化、功能强大、灵活性高、运行平稳等特点开始广泛应用于电气传动领域。本文通过对一种桥式起重机的 PLC 控制系统的介绍，阐明了 PLC 在起重机电气设计中的巨大优势。 2 起重机的 PLC 电气控制系统设计 2.1 起重机的 PLC 设计系统简介 桥式起重机的 PLC 电气控制系统主要分为六个部分，分别是：主升降机构模块、副升降机构模块、配电保护模块、大车运行模块、小车运行模块以及 PLC 运行模块。在起重机正常工作时，通过起重机的控制操作平台、按钮以
3、及手柄等进行操作，把控制信号传递给 PLC 的输入模块，然后由 CPU 内置的程序对这些信号进行加工处理，再经过输出模块将处理后的信号输出到继电器、指示灯、报警器或显示装置等以控制起重机的启动、停止及运行。另外，起重机的限位开关、过载保护开关和超载限制开关等也会将信号输入到 PLC 中，起到对起重机安全保护的作用。系统流程图如图 1： 图 1 系统流程图 2.2 PLC 输入输出模块的信号设计 根据桥式起重机的一般要求，需要控制以下信号：主副钩的升降信号以及 2、3、4 档和大小车的前、后、左、右方向信号及 2、3、4 档；主辅起升限位和大小车限位；安全门开关，启动、停止、照明、电铃、变频器复
4、位以及热继电器、超载和变频器故障信号；所有需要手动的操作杆的输入信号。统计后的所有的输入信号共 48 个，输出信号 31 个。 2.3 PLC 的逻辑运算原理 PLC 控制器采用的扫描工作方式，即通过循环执行“采集输入量、执行程序、输入控制量”的方式来最终实现程序的运行，扫描将从第一条指令开始，如果无意外间断或跳转的指令，按程序的存储地址顺序逐条执行，直至最后一条指令，然后再重新从第一条命令重新扫描循环。 而 PLC 的内部逻辑梯形图分为 4 个部分：安全保护部分、功能控制部分、故障输出部分以及各控制机构。在进行 PLC 程序设计时，要充分考虑各部分的逻辑互锁，要在保证程序正确的情况下，尽可能
5、的让程序图简单明了，便于分析与修改。 2.4 PLC 的选型及分析 根据确定的输入输出信号的数量、性质、参数以及特性要求选择合适 PLC 型号，本文举例的桥式起重机选择的是 SIMENS S7-200CN 系列，它的 CPU 为 226CN，这种 CPU 包括 24 集成输入和 16 输出共 40 个数字量的 I/O 点，而可以扩展成 248 路数字量 I/O 点或者扩展成 35 路模拟量的I/O 点；它还包括 6 个独立的高速计数器和 2 个高速脉冲输出，26K 字节的程序和数据存储空间；另外它拥有 2 个 RS485 的通讯编程口，具有PPI、MPI 通讯协议以及自由通讯能力，具有极强的可
6、靠性，特别丰富的指令功能和指令库，可以较为方便的实现数据的传递、比较和四则运算等。其中起重机的电气设计中常用的功能指令有：CMP 指令可以进行数据之间的比较，MOV 指令可以对数据进行传输，SRMR 可以产生闪烁信号，用以报警，SRGL 指令可以报系统的故障参数在数码管上显示出来。 3 PLC 的应用分析 起重机采用 PLC 控制的电气系统后，其控制和操作拥有了以下特点：1）调速的范围和层次有了很大改善，可以实行按速度的精确控制，满足一些控制定位要求高的作业；2）可以改善电动机的启动和停止，通过PLC 的控制实现电动机的软启动、软停止，降低电动机的高速启动的大转矩造成的机械冲击，改善起重机的机
7、架的承载性能，大大延长了起重机的使用寿命；3）大大减少继电器的个数，使组件高度集成，既能提高设备的可靠性又能有效的降低系统的故障发生率，而且维修方便；4）在发动机突然故障停止，或者制动器失灵、松动时，也能全力矩输出，不会出现重物滑落的现象，可以确保系统的安全性和稳定性；5）对起重机的满载、超载、限位等都有工作状态指示和相应报警，以便于起重机的控制。 4 结论 通过对起重机的 PLC 控制的电气系统的描述和分析，可以得到用 PLC为核心的电气控制系统要远远优于传统的继电器为核心的电路控制系统，PLC 电气控制系统不仅使起重机控制系统简化，而且安全性更好，价格便宜，又因为 PLC 电气控制系统的集成化，使系统维修方便，大大提高了起重机的工作效率，在目前的市场上有很好的发展前景，将来取代传统的继电器系统也将成为一种必然。 参考文献 1 廖常初.西门子 S7-200PLC 可编程控制器原理及应用J.电工技术，1990（10） ；19-21。 2 李秀忠.PLC 在门座式起重机控制电路中的应用J.煤矿机械，2004（1）：97-99. 3 张礼华.PLC 在塔式起重机电气控制上的应用J.南京工业职业技术学院学报,2004(3):4-6。
