龙门吊电气控制系统设计

李华

摘要：龙门吊一般采用PLC远程控制，分别设置远程分站，分别为刚退远程、柔腿远程、司机室远程、小车远程，并且配备相应的电控装置，而采用集中控制，龙门吊控制系统采用PLC集中控制，可节省调试时间，降低调试难度，提高了劳动生产率，减少了刚腿远程柜，柔腿远程柜，司机室远程柜，大大降低了电控的成本。

关键词：龙门吊、电气控制系统、集中控制

前言

PLC控制技术在造船门吊上的应用也越来越多。因此，我们有必要研究龙门吊的PLC控制系统，以满足用户对龙门吊的数字化、智能化、网络化和信息化的要求。龙门吊可用于船厂船体制作场所（船坞、船台等）。具有起升、行走、抬吊、合拢和空中翻身等多种作业功能。龙门吊由小车主起升机构、小车运行机构、大车刚性腿机构、大车柔性腿机构、电气室、司机室、电梯组成。起重机的控制系统经历了由传统的继电器逻辑控制系统到PLC系统发展过程，随着PLC控制技术的发展，以及PLC系统部件价格的降低，在港口起重运输机械、造船龙门吊和大型冶金起重机械等设备已基本采用PLC控制。

PLC控制大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计以及建造的周期大为缩短，同时维护变得容易起来。

1.润邦海洋ME160（2X50t+2X50t+2X10t）-45m造船龙门吊采用PLC集中控制实例（如下图）

龙门吊小车起升机构、小车运行机构、大车刚性腿机构、大车柔性腿机构等，在上述四个机构中所有远程控制采用集中控制，共用一只中央处理器（CPU），通过网络连接可以节省大量现场布线;PLC系统通过通讯方式控制变频器，PLC系统实现了对变频器的最全面的控制，同时PLC系统也实现了最大限度的读取变频器的内部状态。在PROFIBUS网络上配置触摸屏，可以实现对整机工作状态监控和故障查询。在设备出现复杂故障时可以迅速得到国货商的解决方案。大大提供检修的效率。变频器和PLC已经在大门吊系统中使用，使用网络技术可以简潔有效地将PLC控制系统与变频器结合在一起，充分发挥出变频器的优势。

2.PLC集中控制的特点

（1）可靠性

可靠性包括产品的有效性和可维修性。可以编程控制器的可靠性高，表现在下列几个方面：

①PLC集中控制，接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短，因此可靠性得到提高。

②集中控制采用一系列可靠性设计方法进行设计，例如：掉电保护，故障诊断，报警和运行信息显示和信息保护以及恢复等，提高了平均无故障实际，平均故障恢复时间，使可靠性得到提高。

③可编程控制器的硬件设计方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的工业级元件，采用先进的电子加工工艺（SMT）制造，对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等;存储器内容的保护，采用自诊断措施，便于维修的设计等。一份用户选用PLC原因的调查报告指出：在各种选用PLC的原因中，首选原因是可靠性高的，占93%，其次，才是性能和维修方面的原因。

（2）易操作性

PLC集中控制的易操作性表现在下列两个方面：

①编程方面：PLC有多种程序设计语言可以使用，对现场电气人员来说，由与梯形图与电气原理图相似，因此，很容易理解和掌握。采用语句表语言编程时，由于编程语句是功能的缩写，便于记忆，并且与梯形图一一对应的关系，所以有利于编程人员的编程操作。功能图表语言以过程流程进展为主线，便于设计人员与工艺专业人员设计思想的沟通。功能模块图和狗狗化文本语言编程方法的应用尚未普及，但由于它们具有功能清晰，易于理解等优点。

②维修方便：PLC所具有的自诊断功能功能对维修人员的技术要求较低，当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以根据有关故障代码的显示和故障信号灯的提示等信息，或通过编程器和删I屏幕的设定，直接找到故障所在的部位，为迅速排除故障和修复节省了时间，降低了平均修复时间（MTTR）

（3）灵活性

PLC的灵活性主要表现在以下3方面：

①程序的灵活性：PLC采用标准编程语言有梯形图、指令表、功能表、功能模块图和结构化文本编程语言等。使用者只需掌握其中一种编程语言就可进行编程，编程方法的多样性使编程更加方便。由于PLC内部采用软连接，因此，在生产工艺流程更改或者生产设备更换后，许多情况下可不必改变PLC的硬设备，而是通过程序的编制与更改就能适应生产的需要。这种编程的灵活性是继电器顺序控制系统和数字电路控制系统所不能比拟的。

②扩展的灵活性：PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可以根据应用的规模不断扩展，即进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。它不仅可以通过增加输入输出模块来增加点数，通过扩展单元扩大容量和功能，也可以通过多台PLC的通讯来扩大容量和功能，甚至可以与其它的控制系统如DCS或其它上位机的通信来扩展其功能，并与外部的设备进行数据交换。这种扩展的灵活性大大方便了用户。

③操作的灵活性：操作的灵活性指设计工作量、编程工作量、和安装施工的工作量的减少。操作变得十分方便和灵活，监视和控制变得容易。在继电器顺序控制系统中所需的一些操作得到简化，不同生产过程可采用相同的控制台和控制屏等。

3.电气控制系统采用PLC集中控制带来的好处

PLC集中控制带来的好处总的来说：

①龙门吊控制系统采用PLC集中控制，可节省调试时间，降低调试难度，提高了劳动生产率。

②龙门吊控制系统采用PLC集中控制，只需电气房PLC柜，减少了刚腿远程柜、柔腿远程柜、司机室远程柜、大大降低了电控的成本，平均每台起重机节约成本近万元成本。

③龙门吊控制系统采用PLC集中控制，降低了异常点，方便日后的保养维修方便。

④龙门吊控制系统采用PLC集中控制，刚腿变频器与PLC通讯距离缩短，柔腿变频器与PLC通讯距离缩短，降低了通讯的异常点。

⑤普通龙门吊控制系统采用PLC集中控制，迄今为止，公司已经设计安装了4台PLC集中控制龙门吊。