PLC控制在桥式起重机检测中的应用研究

刘冕

（湖北特种设备检验检测研究院咸宁分院，湖北咸宁 437100）

在桥式起重机的实际运行中，使用PLC控制系统对其进行检测，以此来规避意外事故的发生概率。针对桥式起重机来讲，PLC控制系统具有非常强大的功能，且具有较强安全性与可靠性，同时其在编程以及实际应用方面具有非常突出的优势。另外，在桥式起重机检测当中应用PLC控制系统，可以有效弥补传统管控模式之下操作方面存在的缺陷问题。因为PLC控制系统的实际应用，人工劳动的强度得以有效降低，桥式起重机实际操作中的很多问题都能够获得有效解决，其中包含电机的开闭与起升，也包含抓斗刚刚装料之后闭合起升时候无法同步等诸多问题，这些针对桥式起重机工作性能的优化改善来讲具有重要作用。

1.PLC控制系统的架构组成

本文选择100/32T的桥式起重机作为案例，其PLC控制系统应用的是西门子S7-300模块化系统，此系统当中具有中央管控单元CU、西门子触摸屏幕、扩展模块等。中央单元安装于起重机电气梁当中，还包含输入模块、输出模块，都使用的是24V直流电压。其中扩展模板和触摸屏幕都安装在了驾驶室的联动操作台当中，扩展模板输入模块所使用的也是24V直流电压，联动操作台采集、应用相关机构的电动机信号，触摸屏实际作用就是要将起重机整体工作状态展现出来。通过对配电开关、接触器、总过流信号等的实际采集，所有机构电动机的主回路、接触器、过电流以及制动器的反馈信号都被采集出来，行程的限位保护、提升机构存在的超速、超载以及变频器的运行、故障等诸多信号，输出模块基于微型继电器进行输出，能够对配电接触器进行有效管控，其中也包含机构电动机以及制动器的实际运行[1]。这样的操作方式能够让工作者于触摸屏上对起重机电动机的工作状态进行全面掌握，及时发现并且解决潜在的问题，以免事故态势被扩大，确保桥式起重机能够平稳地运行作业。

2.桥式起重机的检测流程

桥式起重机的实际应用中，会通过PLC控制系统开展管控与检测，实际操作中基于制动单元，完成对制动能耗的吸收与消耗，以此来对电气元件实施有力维护。基于管控成视角进行全面分析，启动系统实际应用的就是凸轮管控，基于PLC控制系统所下达的特殊指定，比如上升、下达等指令。针对PLC控制系统的实际调用，需要提前进行程序编制。

桥式起重机实际设计中已经明确了相关的规范要求，起重机处在100%额定载荷的工作状态时，可有序开展相关工作，非常可靠和有序。供电系统的额定数值如果产生10%波动，会提升额定的载荷，不管载荷处在怎样的位置之上都需要针对系统开展管控，以此确保机构工作的有序化开展。同时，能够有效规避溜钩等诸多问题的产生。在管控方案允许的前提下，不管管控手柄处在何种位置，开展正常工作的时候，都需要额定荷载的下降地域120%额定速度，通过变频器参数的布设、光电编码器相互连接对其开展有效保护。如果制动器的线路存在异常情况，需要及时切断电动机、制动的电源，制动器的线路当中，需要对各个安全保护系统进行装置配备，基于变频器、PLC控制系统开展多点、协同管控，所有管控点都要进行相应的连锁反应，无论是哪一个时刻，都需要有对应的工作点在运行，所有管控点都需要具备紧急断电的相关装置，意外断电情况的出现，管控系统需要基于有效措施对制动器进行安全保障动作，以免其对整个设备产生不利影响[2]。

桥式起重机的副提升电机、小车、打车的功率相对来空间比较小，实际运行当中一定要引入和应用PLC控制技术，合理的应用PLC管控接触器。提升电动机功率也比较大，所以选择应用对应合理的变频器，通过量端子的开闭来接受PLC控制技术信号，通过这样的方式对桥式起重机进行检测。比如，在对主要提升电机进行检测的时候，操作工作者一定要基于实际诉求，于联动操作台中向PLC控制系统发送管控信号，之后基于程序编译的方式，把信号传输到变频器，变频器在完成了信号接收以后，会遵照已经设定的内容，向供给电动机提供可变频以及变压电源，同时打开其的制动器，在此基础之上对电动汽开闭、速度调整等诸多情况进行检测。如果出现了紧急状况，要及时按下紧急按钮，将变频器的电源切断，用这样的方式来终止变频器的实际运行。如果因为故障问题的影响，致使主要提升机出现跳闸的问题，在实际进行故障问题排查处理之后，需要按下复位按钮，同变频器的复位管控端进行连接，以此对变频器的运行情况进行合理恢复。而在进行重物下放的时候，提升电机会出现反转，因为重力加速度情况的影响，所以电机当前的状态属于是再生制动。也就是说，系统当中的机械能转变成为了电能，之后存储于电压型变频机滤波电容器当中，基于此对直流电压进行提升，让其能够将电气绝缘体击穿，当电压满足于设定数值的时候，直流电路当中的一些能量会基于泄能电阻、斩波器的合理连接进行消耗，以此来确保变频器实际运行当中的安全性、可靠性以及稳定性。变频器驱动可以对主要提升电机提升的实际作用进行有效提升，强化起升机的稳定性，同时更能够提升被吊装物件的定位精准性，为了能够达成无级变速的目标，可选择应用卷扬提升的操作措施，同时和变频器自身多具有的保护功能进行有机整合，以此对起重机出现故障问题的概率进行合理管控，以此对其的安全性、可靠性以及稳定性进行合理优化与改善[3]。

3.PLC控制技术应用在桥式起重机检测工作中时I/O的定义

将PLC控制技术应用于程序设计和编程工作当中，提供时使用满足相关规定要求的I/O设备。对桥式起重机的管控系统进行检测与分析，合理有效的PLC管控技术系统具备输入模块和输出模块（如表1所示）。遵照桥式起重机实际检测中的管控要求，PLC管控系统的输入包含：自动运行的开关输入信号，通过手动达成开关信号的前进与后退，通过上升、下降信号的手动开关，合计有7个开关的输入信号。PLC管控系统当中的输出涵盖接触器驱动的前进、后退信号，左、右行接触器的驱动信号，上升、下降接触器的驱动信号，电铃与指示灯的驱动信号，合计有8种开关量的输出信号[4]。遵照系统I/O点数，对其富裕量进行考量，I/O点数是：24点输入，16点输出。

表1 PLC控管控技术中I/O的定义表

4.基于PLC管控技术对桥式起重机进行检测的梯形图

桥式起重机进退机构主要包含两种不同的工作模式，极为自动模式与手动模式，从PLC管控技术实际运行开始，其内部各个设备开始进行初始化工作，继电器也开始脉冲，且计数器开始复位共组。在开关开始运行之后X0会被看成是一个常开接点而被闭合，Y1线圈和进退机构所执行的是元件连接，并且进入到运转的状态当中，在接触器接通之后起重机就会开始运行，定时器、计数器也会同步开启，这其中T0定时器与固定周期内会产生一个脉冲，把计数信号传输到计数器中，如果C100计数计到一定数值的时候，会将常闭节点断开，Y1线圈也会转变成断电，进退机构会停止运行。在运行了一定的时间之后，C101计数器的技术会到达一定数值，这个时候的C101常开接点闭合同时和Y2线圈处在接通状态，也就是从这时开始起重器开始后退。运行了一定时间之后，C102计算器的计数到达一定数值，就能够将常闭接点断开，并且将后退运行停止。

在对机构左右运行进行实际管控的时候，一定要对编写程序、输入程序进行全面检查，保证二者是一致的。总体检查基于菜单操作来实现，检查结果满足相关要求之后，基于检测程序实际运行，但是这其间可以不对程序进行执行。也就是说，指令执行和暂停属于是交替开展的，基于程序检查的实际结果对其要求是否满足一致要求进行判断，当其处在一致状态的时候，表明程序是正确的，如果其处在不一致的状态，则表明程序是不正确的需要及时进行修改，有关桥式起重机升降机的机构工作管控梯形图设计、分析等，需要相关工作者在实际工作中进行跟进探析[5]。

5.声光指示管控梯形图和调试

遵照相关规定要求其反复运行大约一个小时的时间，如果在声光管控操作方面有需求，需要适当地增加梯形图（图1是运行机构的工作控制梯形图与升降机构的控制梯形图）。在桥式起重机的实际运行中，把C113技术输出端和T0常开接点进行连接，依据5S频率开展通断，在C113技术数量到达720的时候，就将同工作机构串联起来的自动运行管控制度C113常闭节点切断，基于此把Y1到Y6都断开，让其停止工作。并且将C113常开接点接通，Y0、Y7线圈在通电之后会发出声光信号。因为T4所产生的影响，声音信号10S之后就会小时，但是灯管信号还依然处在运行状态当中。也就是说，声音信号在消失之后，依然保持着灯光信号。

图1 运行机构的工作控制梯形图与升降机构管控的梯形图

在管控左、右运行机构的时候，先对编写、输入程序的一致性进行检查，在开展总体检查工作的时候，基于菜单栏的调试、总体检查的选择，开展总体检查工作的实际开展，检查正确之后，运行检查程序，判难断定时、计数器载录时间的正确性，可选择使用但是不进行程序执行。也就是说每一条指令的执行都有一次暂停，对程序显示的结果进行逐条检查，检查其同规定要求之间的一致性，可优先对输出状态进行选择，判断断点指令的有效性与无效性，一致则表明程序是正确的，否则需要修改相关程序。左右运行机构管控的相关系数分析一定要到位且全面，C104代表的是在左边14S位置开始计时，C105代表的是时间间隔是23S的时候开始计时，C1xxx代表的是右行14S开始计时，C107代表的是间隔23S的时候开始计时，Y3代表的是右行自动或者手动工作，Y4表示右行的自动或者手动工作。

C108是提升至15S之后开始计时操作，而Y6则是基于手动或者自动开展下降操作，其中C110代表下降10S开始计时，C109代表间隔19S的时候开始计时，C111代表价格10S进行计时，Y5代表的是自动、手动的上升运行。

6 结语

综上所述，通过PLC控制技术对桥式起重机进行检测，可以对桥式起重机的电机速度、加速、制动等诸多参数开展动态检测，基于PLC系统技术的有力支撑，将故障问题快速找出来，用这样的方式来切实降低设备维修养护处理的压力。也就是说，针对桥式起重机的检测工作，PLC控制具有非常高的应用价值与发展潜力，其也给桥式起重机的未来发展奠定了坚实基础。简单来讲，基于PLC管控技术对桥式起重机进行检测，能够有效减少设备产生故障问题的概率，减少电机烧毁问题的产生，并且能够降低其对电网高次谐波所产生的影响指数，强化提升了门式起重机检修过程中对故障问题进行排查的速度，减少对设备进行维修保养的工作压力与工作量。