PLC在起重机的电气设计中的应用研究

李宽

摘要：近些年我国经济实现了跳跃式的发展，科学技术也得到了很大的进步。在传统的起重机电气系统中，通常情况下是采用继电-接触器控制的模式，这种控制方法存在故障发生率高、可控性较差、调速不稳定的问题。随着近些年计算机技术以及电子技术的不断发展，PLC技术在起重机电气系统中得到了广泛的应用，使得电气设计更加安全、稳定、可靠，且维修便利、性能良好。因此，文章主要针对PLC在起重机的电气设计中展开分析。

关键词：PLC技术；起重机；电气设计

近几年来，随着我国工业的不断发展，许多工厂需要性能良好的起重机进行作业。起重器作业要求具备稳定、安全、可靠的低速就位性能，对于调速控制的准确率要求较高，因此需要配备先进、可靠的电气系统。传统起重机的电力系统存在许多缺点，随着变频调速技术的不断创新与优化，起重机电气系统中应用变频器进行电气控制，同时获得了较好的效果。在控制点较多的起重机中，PLC技术逐渐取代了传统的继电器控制模式。

一、PLC技术应用优势

PLC是以微处理机核心，利用数字控制技术制成的新一代控制器。PLC主要通过循环扫描的方式进行工作，对输入输出数据进行集中处理，且循环扫描周期所需时间短，这使得输出纠正速度快，能够提高控制的准确性。PLC控制器有可控性好、信息化水平高的优势，PLC控制器能够通过逻辑设计将软硬件控制联系起来，从而实现系统预设功能的控制，并且系统中采用了新型信息通信技术，例如总线技术、网关以及逻辑地址等。但是PLC控制器需要不断的升级与优化，从而更好的保障PLC控制器的可靠性，为系统的在线监测、维护保养提供真实的依据。随着我国PLC技术的不断提升，各项功能也不断完善，例如现场控制系统方案已经发展的非常成熟，能够为运营提供有力支持，并且进一步提升了系统监测的准确度，减少了故障的出现。

二、在起重机电气设计中PLC技术的应用

（一）PLC电气系统简介

起重机整个电气控制系统主要可以分为：主、副升降机构系统，配电保护系统，运行系统這几部分。当起重机作业时，能够通过控制平台的按钮或手柄进行操作，将输出信号传输给PLC控制系统，然后通过内置处理器对信号进行处理，再将处理后的信号传输给控制设备，从而实现对起重机开机、关机以及运行的控制。此外，起重机的限位功能、过载保护功能以及超载限制功能也会自动将预设参数输入到PLC控制器中，从而保护起重机的安全运行。

（二）PLC输入输出系统信号设计

根据起重机工作的一般需求，需要实现对以下信号的控制：主副钩的升降信号以及具体档位，大小车的移动方向信号以及移动档位，主副起升限位以及大小车限位，安全门的开启与关闭，启动、停止、照明、电铃变频器复位、热继电器、超载以及变频器故障信号；需要手动操作的输入信号。

（三）PLC逻辑运算

PLC控制器主要是采用循环扫描的工作方式，也就是通过循环实现“收集输入量、执行指令输入数值”的方式来控制电气系统的运行，扫描将从最开始的指令着手。如果出现意外中断或跳转的指令程序，会按照存储顺序进行依次执行，循环结束之后会重新进入下一个扫描循环。PLC控制器中的内部逻辑功能可以分为四个功能：安全防护、功能控制、故障输出以及各设备控制。因此在应用PLC控制器时，需要考虑到各设备之间的逻辑关系，在确保程序正确的情况下，尽可能简化程序，从而便于系统的维修与养护。

（四）PLC选型

根据系统输入输出信号的数量、参数以及要求选择，合适规格的PLC信号，笔者以TENKTS S2-500HC系列的起重机为例，其CPU为351 CN，这种CUP具有28个输入点和20个输出点，能够拓展为287路数字量的I/0点，同时包括8个独立计算器和4个脉冲输出通道，32K字节储存空间；同时拥有通讯编程功能，具有较多的指令功能，从而实现数据传输和计算处理。在应用PLC控制器之后，起重机的调速控制的范围以及准确度有了较大的提升，能够满足一些定位控制要求高的工程；同时能够有效改善电动机的运行状况，通过PLC实现系统的开启与关闭，从而降低由于快速启动造成的机械损伤，从而大大减少对起重机的损伤。同时，PLC应用能够减少继电器的数量，从而提高系统的集成水平，能够提高系统的稳定性，同时有助于降低故障发生率。当系统中出现设备故障的时候，能够全力矩输出，提高系统的可靠性和安全性。对于起重机超载、限位以及相应的工作状态都有较好的警示。

（五）故障显示选型

在配置比较高的桥机中，可以设置1个随时监视系统工作情况的装置，以便操作人员能及时地了解起重机机的运行状态，各机构的限位情况及主要部件的工作状态。发现系统存在的安全隐患，并能及时地做出正确处置。

三、PLC应用过程中需要注意的事项

（一）提高信号传输稳定性

目前起重机电气系统主要采取的可编程逻辑器进行自动控制。可编程逻辑器主要是采用流量控制的方式，可分为控制部分与执行部分，控制部分主要是利用PLC控制器进行控制，执行部分主要是利用自动调节设备完成。自动控制系统的应用不但突破了传统人工设备控制的缺陷同时提升了生产效率。例如通过采用多级滤波处理技术并调整集成电压，从而减少其对系统的影响；或者是通过安装屏蔽层变比为1：1的隔离变压器，减少设备接地的影响，还可以考虑加入LC滤波电路。

（二）提高系统抗干扰性

PLC控制器工作环境复杂，而输入输出设备以及信号通道都建设在电场与磁场中，导线之间可能会出现多种多样的干扰现象，这对于系统的运行造成了严重的影响。为了提高系统的抗干扰性，需要在信号通道中加入屏蔽线从而减小电磁干扰的影响。同时还要重视接线点的合理性，减少磁场藕合干扰的影响。例如在信号两极之间加入滤波器，矫正参考点的电位，采用动态零点，能够有效避免电位漂移。

四、结束语

综上所述，在现代社会中很多行业都应用了起重机，属于比较常见的一种工具，但是传统的电气控制中存在许多问题，维修与优化也较为困难，且元件随着现代技术的进步已经逐渐被淘汰，一旦出现故障，查找与维修也非常困难，影响了起重机的应用效率。随着现代控制技术以及计算机技术的不断发展，PLC技术由于其可靠性高、控制准确、灵活性好的优势，在起重机电气设计中得到了广泛应用。

参考文献：

[1]魏永红.PLC在起重机的电气设计中的应用浅论[J].城市建设理论研究（电子版），2013，23（11）：52-56.

[2]王悦州.PLC控制的桥式起重机电气设计研究[J].建筑工程技术与设计，2016，23（15）：2877-2877.

[3]于胜旺，李晓勉，刘建刚，等.基于PLC控制的桥式起重机电气设计[J].科技信息，2013，15（14）：382-384.