PLC在船坞起重机行走控制中的应用

周耀辉

(渤海船舶职业学院，辽宁 葫芦岛 125005)

PLC在船坞起重机行走控制中的应用

周耀辉

(渤海船舶职业学院，辽宁 葫芦岛 125005)

在船坞起重机行走机构的电气控制中，利用PLC取代传统的继电器—接触器控制，使起重机运行更加可靠、故障显示直接、维修起来更加方便，有效地提高生产效率。

起重机；可编程序控制器；改造

随着现代科学技术的迅速发展，工业生产规模的扩大和自动化程度的提高，起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用越来越大，对起重机的要求也越来越高。对于在船坞中的专用起重机更是如此。它主要承担修造船整个过程的物料装卸搬运任务，其使用的频繁程度为重级，已成为修造船生产流程中的重要环节。这就要求起重机不但要好用，容易维护，操作方便，而且安全性要好，故障要少，平均无故障工作时间要长。鉴于可编程序控制器技术的发展、成熟，将传统的继电器接触器控制的起重机，利用可编程序控制器(简称PLC)，替代其控制,进行技术改造,提高可靠性,有效提高生产效率,使起重机具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。

1 传统的起重机电气控制系统存在的问题[1]

传统的起重机电气控制系统主要是由有触点的低压电器，即继电器—接触器组成。随着可编程序控制器技术的飞速发展，这种控制系统的缺点暴露得更加明显：设备体积大、动作速度慢、功能少、产生噪音大、可靠性差，特别是继电器—接触器控制线路是采用导线进行固定连接，其接线工艺复杂，一旦发生故障，维修工作量大、维修周期长，这样必然会影响生产的正常运转，降低了生产效率，延长了生产周期。如果需要对起重机现有设备进行升级改造，其原有的接线和控制柜(盘)就需要更换。因此，这种控制方式的通用性和灵活性差，不利于设备的升级。

2 起重机原有继电器接触器电气控制特点

1)继电器数目较多。

2)现场信号以开关量居多，例如：SB1、SQ、SA中的触点等。

3)控制回路多、接线复杂。

3 应用PLC控制的优势[1]

1)组成结构不同。继电器、接触器等低压电器触点有限，而PLC是计算机技术与继电器逻辑控制技术相结合的新型控制器，其内部可看成是由许多“软继电器”组成，其触点可无限次的使用。

2)工作方式不同。传统继电器、接触器大多利用电磁机构的吸合释放、触点通断的工作方式；PLC采用集中采样、集中扫描的工作方式，其特点是处理速度快、可靠性高、抗电磁干扰性能好。

3)电气寿命不同。OMRON的C系PLC 标准I/O单元在使用阻性负载时电气寿命大约为50万次，感性负载时电气寿命大约为10万次。

4)安装及维护不同。中大型的PLC是采用模块结构的电源。CPU及 I/O单元安装在母板(或扩展母板上)。采用的是插件或结构，维护方便，模块产品可以有相当宽的环境温度(0～60 ℃)以及规定的机械震动、冲击下正常工作，有防潮耐热、抗震等性能也很好，环境适应性强。

5)升级能力不同。继电器接触器控制线路无法利用原有的设备进行升级，而中大型PLC的扩展母板有功能强大的外围接口，具有非常强大的系统升级能力。

依据上述起重机电气控制特点及PLC优势论述，起重机原有继电器接触器控制系统适宜做PLC改造。

4 传统起重机改造时PLC的选择

1)PLC的型号选择。正确选用一个合适的PLC是起重机进行PLC改造的关键。既要考虑价格因素，又要兼顾日后的扩展升级。现在中国市场的小型PLC系列主要有德国西门子公司SIMATIC S7-200系列，日本OMRON CP1系列，日本松下电工FP系列，日本三菱F系列等。其中有几种产品较适于在起重机上使用。我们选用OMRON的CP1H系列的PLC，原因是该系列产品所独有的特点：一是各种端口齐备，尤其配备标准的USB端口，编程无须特殊编程电缆，只须普通的USB电缆就可实现程序上传下载，减少用户日后维护成本；二是OMRON为PLC配置的通信系统便宜、简单、实用，提供的Smart FB(功能块)可能实现用于各种通信的梯形图程序，大幅削减程序开发和调试时，降低了整个PLC网络的造价，OMRON它明显的低价位以及完善的售后服务，使其成为国内PLC用户的首选。

2)PLC 的I/O系统选择。PLC的I/O点数选择须参照起重机原有的继电器接触器电气设计图纸，这样的好处是不改变原来有的控制流程，改造周期短。根据原有起重电气控制室内部的电气控制的布局、空间，选用一套或多套PLC控制系统。现以行走机构为例， 结合起重机的实际电路图选择I/O单元。图1是起重机的行走机构电气图。原控制回路为220 V电源,接触器线圈电压为220 V,系统中共有17点开关量输入。6个开关量输出。考虑到起重机将来的系统升级,PLC选择OMRON的 CP1H-XA40DR-A、输入24点、输出继电器型16点。

图1 行走机构的主电路

3)PLC的I/O分配表及梯形图。

(1)I/O分配表，见表1、表2。

(2)梯形图(图略)。

5 安装调试

将梯形图和程序输入编程器，进行运行调试，直到准确无误为止。

表1 输入量通道分配表

表2 输出量通道分配表

6 解决问题及效果

1)故障排查显示明确：PLC各输入输出相应指示灯闪烁，判断该回路工作是否正常。

2)逻辑运算准确无误，程序灵活修改。

3)节省继电器数目，故障率低。

4)改造方案方便、可行。现场技术人员较易掌握其编程语言。

5)起重机运行安全、可靠，平均无故障工作时间长。

[1]熊幸明.电气控制与PLC[M].北京：机械工业出版社，2011.

Instead of conventional relay-contact control,PLC is used to control auto arms in dock hoist crane,making the crane running more reliably,the trouble monitoring system displaying more straight forward,maintenance being easier and the production efficiency becoming higher.

crane;PLC(programmable logic controler);transform

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2014.02.009

周耀辉(1968-)，女，辽宁开原人，副教授，大学本科，主要从事电气自动化教学工作。

2013-12-30