1、PLC系統(tǒng)

在100/32t橋式起重機中選用了西門子的S7-300模塊化的PLC。PLC系統(tǒng)由中央單元CU、擴展模板EM和西門子的CP340觸摸屏組成。中央單元CU安裝在起重機的電氣梁內，CU的輸入模塊選用直流24V，用于采集配電部分的開關，接觸器，總過流信號；各機構電動機主回路，正、反轉接觸器，過電流，制動器反饋信號；各行程限位保護及提升機構的超載、超速，變頻器運行、故障等信號。輸出模塊選用直流24V，通過微型繼電器輸出，用于控制配電部分的總接觸器，各機構電動機、制動器的運行。

擴展模板EM安裝在駕駛室聯(lián)動操作臺內，EM的輸入模塊選用直流24V，用于采集聯(lián)動操作臺控制各機構電動機的正、反轉及各檔位速度信號，零位信號，起重機電源控制，急停，登機請求、應答，主提升電動機選擇及變頻器復位等控制信號。并通過PROFIBUS總線電纜與PLC系統(tǒng)連接。

CP340觸摸屏安裝在駕駛室聯(lián)動操作臺上，用于顯示起重機工作狀態(tài)。操作人員通過觸摸屏可以了解起重機各機構電動機的控制運行情況。便于故障監(jiān)視，以確保起重機的安全運行。

2、起重機的檢測過程

大車、小車、副提升電機功率較小，采用PLC輸出控制接觸器運行，主提升電動機因功率較大（兩臺132kW電動機），采用ACC800變頻器通過開關量端子接受PLC控制信號來檢測。以主提升電機為例，操作人員按實際需要通過聯(lián)動操作臺向PLC發(fā)出各種控制信號。PLC通過編譯好的程序對變頻器輸出信號，變頻器接收到PLC提供的信號，并按設定向電動機輸出可變頻、變壓的電源，同時打開制動器，從而實現(xiàn)電動機的起停和調速情況的檢測。

在遇到緊急狀況時，可按下緊急按鈕，將變頻器的電源斷開，使變頻器停止工作。當主提升電動機因故障跳閘時，在故障排除后，可按下復位按鈕，接通變頻器復位控制端RST，使變頻器恢復到運行狀態(tài)。提升電機在下放重物時，電機反轉，受重力加速度的影響，電機處于再生制動的運作狀態(tài)，使得系統(tǒng)的機械能轉化為電能，并將電能存儲在電壓型變頻器的濾波電容器的兩端，促進直流電壓上升，并使其能夠擊穿電器絕緣體，當電壓上升到設定值時，通過斬波器接入泄能電阻來消耗直流電路的這部分能量，保證變頻器安全運行。主提升電動機采用變頻器驅動后使提升性能有較大提高，起升平滑、穩(wěn)定，被吊物件定位準確，卷揚提升操作可以實現(xiàn)無級變速，加上變頻器自身具有保護功能，如過流、過載、過壓等都能及時報警及停止，減少了起重機發(fā)生故障的幾率，提高了起重機的安全性能。

3、PLC選型及I/O設定

根據(jù)控制要求PLC系統(tǒng)的輸入、輸出元件及I/O地址設定如表1所示。根據(jù)系統(tǒng)的I/O點數(shù)，并考慮富裕量，選用日本歐姆龍CPM2AH—30CDR，其I/O點數(shù)為18點輸入、12點輸出。

4、橋式起重機檢測的PLC控制梯形圖設計

進退機構的梯形圖程序設計如圖1所示。運行時有手動和自動兩種操作，自動運行過程如下。

（1）PLC開機，其內部繼電器M1產(chǎn)生初始化脈沖使各計數(shù)器復位。

（2）當自動運行開關S1合上，0000的常開接點閉合，1001線圈接通，起重機開始前進；同時，所有的定時器、計數(shù)器開始工作，定時器T1M00每5s產(chǎn)生一個脈沖，脈沖的保持時間為一個掃描周期，為計數(shù)器提供計數(shù)信號。

（3）當CNT01計到6時（即延時30s），CNT001的常閉點斷開，使1001線圈斷電，進退機構停止前進。

（4）過45s后，CNT002計數(shù)器到15，CNT002常開點閉合，1002線圈得電，起重機開始后退；工作30s后，CNT003計數(shù)到21，CNT003的常閉點斷開，1002的線圈斷電，后退停止。

（5）休息45s，CNT004計數(shù)到30，CNT004的常開接點閉合，使所有計數(shù)器復位，又重新計數(shù)，進入第二次循環(huán)。

5、PLC的設計

確定PLC設計必須按照以下原則進行：符合控制分析系統(tǒng)要求，按照被控對象的情況來確定動作及其完成的順序，并概括出順序的功能；PLC類型的確定應適合工藝要求，確定I/O點類型及點數(shù)，估計其內存存量；而后選取相應硬件設計，了解所選PLC產(chǎn)品功能，并根據(jù)實際需要對其進行軟件編程和設計外電路，繪制出控制系統(tǒng)接線原理圖；按照控制系統(tǒng)要求把功能順序圖轉為梯形圖，并應用軟元件列表將其程序用途詳細標明，以供設計、維護、調試和檢修使用；對PLC控制系統(tǒng)進行模擬調試和現(xiàn)場調試，檢查各種外接信號源及控制信號的運行情況，并觀察其輸入、輸出間的變化是否符合要求，并進行調整修改。現(xiàn)在調試時應設置工作方式為“RU N”，進行反復試調，解決所有可能出現(xiàn)的問題。PLC設計部分均用模塊化的方法進行，其四個程序模塊分別是通信模塊、按鈕處理模塊、故障報警模塊和PID控制模塊。

6、結語

綜上所述，隨著我國科學技術的不斷進步發(fā)展，PLC控制技術在橋式起重機電路設計中也起著重要作用。起重機電氣控制系統(tǒng)是整合起重機的核心，這一核心主要通過PLC控制系統(tǒng)的設計來實現(xiàn)。使用PLC控制代替繼電器控制系統(tǒng)，不但完善了電氣控制系統(tǒng)，而且還強化了系統(tǒng)電路的保護及安全，更是簡化了其系統(tǒng)的控制線路，使其性能更加安全。