桥式起重机PLC控制改造设计

桥式起重机PLC控制改造设计

摘要传统桥式起重机主要由交流凸轮控制器进行控制，其通常采用绕线式电动机转子串电阻调速，交流控制器在频繁的动作和高压影响下会经常出现触电烧损，同时，电阻箱在长时间的工作环境下很容易出现腐蚀老化等现象，给工作带来许多负面影响。桥式起重机是厂矿、仓库等部门常用的起重设备，在工业生产过程中起重举足轻重的作用。随着工业自动化的发展，plc、变频器工厂设备中的应用越来越广泛。由于plc的工作可靠性高，因此用plc来代替传统的交流控制器已成为一种必然趋势。

关键词桥式起重机；plc；改造

中图分类号th21 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）85-0164-02

1 桥式起重机plc改造的意义

桥式起重机是一种用于起吊和放下重物并使重物在短距离内水平移动的起重设备。起重设备的形式多种多样，在不同的生产环境下，使用的设备形式不同，比如桥式、塔式、门式、缆索式等。本文所要描述的起重机为桥式起重机，桥式起重机根据其形式还可以区分类别，比如单主梁桥式起重机和双梁桥式起重机等，也可根据其吊具的不同分为吊钩、抓钩、电磁等，当然还有许多种类。桥式其中结构示意图如右：

1-驾驶室 2-辅助滑线架 3-交流磁力控制屏 4-电阻箱 5-起重

小车 6-大车拖动电动机 7-端粱 8-主滑线 9-主粱

目前，在许多企业的生产设备运行上存在一些问题，企业现在所使用的生产设备和控制技术相对于目前日益发展和进步的科学技术来说都开始呈现出落后和老化的态势。由于社会和科学技术的发展日新月异，所以一些原来的起重机设备在还没有完成设计寿命之前就已经出现弊端，这些设备在使用过程中，其稳定性和可靠性并未出现问题，甚至很多设备刚投入实用不久，使用时间还不到其设计寿命的一半。但是随着新技术的开发和投入使用，这些设备技术已经跟不上时代的发展，在实际的运行中出现效率偏低、能耗偏高、控制不够优越等现象。但是这些设备成本不菲，并且还能够正常投入使用，如果直接淘汰更换更新的设备，明显十分浪费资源，并且会增大设备投资的回收难度，提高企业的产品成本，所以对起重机设备的改造将显得十分必要。

通过对设备的改造既能够提高旧设备的技术含量，又能够最大程度的降低生产成本。采用plc（可编程控制器）来控制桥式起重机的运行，可以充分体现出plc所具有的功能强，可靠性高、编程简单、使用方便、体积小巧等优点。起重机采用plc控制，还能解决传统控制方式下在操作方面的许多麻烦，包括开闭电机和起升电机在抓斗刚装料闭合起升时难以同步等问题。同时，通过采用plc 控制可以减轻工人的劳动强度，提高抓斗桥式起重机的工作性能。因此，plc在该方面的应用具有重要的实用意义和推广价值。

2 起重机plc控制系统的设计

plc，全称为programmable logic controller，即可编程逻辑控制器，它是运用可编程的数字存储设备，集电子技术、计算机技术和继电逻辑自动控制技术与一体，自动灵活的控制生产设备或机械的一种全新科技。plc一般具有条件控制、定时控制、计数控制、步进控制、数据处理、通信和联网、对控制系统进行控制等功能和作用。

1）plc控制系统的设计基础原则和内容。任何一项设计都需要遵循一定的原则，plc改造控制系统设计需要遵循以下主要原则：（1）根据设计人员搜集调查的相关资料，针对设备存在的主要问题来改造和设计plc控制系统，最大限度的满足被控对象的控制要求；（2）保证plc控制系统安全可靠是另外一个重要原则；（3）对设备的改造就是为了适应发展的需求，还要力求改造简单经济，并且需要考虑到后期维修的方便快捷。改造设计的主要内容为：（1）根据设计人员及调查人员提供的资料、指标、数据等，制定一个设计框架；（2）根据控制要求，对i/o点进行初步的分配，确定开关和通道数，绘制i/o资源图；（3）设计plc系统配置，对plc类型、核心部件及其他项目数据进行初步选择；（4）选择用户输入输出设备和由输出设备驱动的控制对象；（5）在上述部件及条件齐备之后，开始设计控制程序。

2）plc硬件的选择。近几年来，随着plc产品快速进入市场，

各国plc品牌展开了技术及价格比拼，plc产品的价格以及质量相较过去都有了很到的改善，价格有了大幅的下降，而质量也有了很大的提高，企业在选择plc产品的空间也越来越大。合理的选择plc 产品需要根据自身特点来确定，需要考虑到设备系统自身目前的需求，还要考虑到后期发展过程中的变化，需要满足未来发展的需求。在一次安装改造plc系统后，后期发展过程中需要更换更加先进的设备时，应使革新成本最小化，革新方法简单化，并且还需考虑到储存器扩充的需求和通信口可增加的需求等。plc系统的选择需要考虑到现在和未来，否则在技术发展如此快的今天，很可能很快就会出现落后的情况。

3）节省plc输入输出点数的方法。plc可编程系统的i/o点数是有限的，并且没一个i/o点的较高，所以最大限度的减少i/o点数也是控制成本的一种方法。减少输入点数的方法有：（1）将手动输入和自动输入程序共存，分为互不影响有可以共存的两组，能够根据条件进行切换；（2）如果某些外部输入的节点是以“与或非”的组合形式存在，那么可以将这些输入节点在plc外部进行串、并联改造，将它们合成一个整理输入节点，这样就可以使多个输入节点至占用一个plc输入点；（3）用单个按钮实现起动和停止控制；（4）将信号设置在plc之外等。减少输出点数的方法：（1）输出功率及总电流允许的情况下，通/断状态相同的负载并联；（2）通过转换开关或触点的配合控制多个输出负载；（3）引入数字显示屏

和闪烁灯实现多控。

4）plc的选型设计。对设备plc系统改造可以根据自身特点选择不同的方案，比如只更改主令控制，或者更改整个系统等，一般为了使后期改造更具有灵活性，可以选择采用整个系统进行plc改造。在实际的plc改造过程中，根据桥式起重机的控制原理，可以直接从输入/输出点来确定plc的选型，进行plc接线设计首先要考虑的问题是plc的带载能力和负载的性质，另外为了长期的发展需求，从技术改造的可持续性需求来考虑，需最大限度的保留原有设备，降低改造成本。

3 起重机plc控制系统的程序设计

1）plc控制程序设计的一般步骤。（1）首先根据所选择plc系统的复杂程度绘制系统控制流程图；（2）针对电气控制系统实验设计梯形图；（3）直接键入或者通过网络下载语句表程序清单；（4）开始对plc进行编程；（5）在完成程序编写后，对程序进行调试和修改，如果允许，可通过模拟方式进行调试，直至程序完好；（6）待外部设施调整好后即可进行联机调试。具体plc控制系统的设计步骤图如图2所示。

2）桥式起重机控制程序的设计。桥式起重机控制程序的设计需要分三个部分：保护电路控制程序、起升机构控制程序、行走机构控制程序。（1）桥式起重机进线启动条件是主令控制器手柄处在入线位，并且其他任何电动机均不能通电，但是一旦出现任何电流过