微型控制器在电动葫芦控制中的应用

简建平　赵继敏

【摘 要】微型逻辑控制器不仅可以编程控制，而且涵盖了传统继电器的部分功能，从应用层面上讲，微型控制器填补了传统继电器与可编程控制器PLC之间的应用空缺。本文以微型控制器在电动葫芦的电气控制为例，介绍其在与传统继电器控制相比中的简便性和智能性，同时也展望了其未来在电动葫芦控制中的优势和前景。

【关键词】微型控制器；电动葫芦；优势和前景

0 引言

传统继电器、接触器在电动葫芦的电气控制系统发展中扮演了至关重要的角色。电动葫芦控制通常选用传统的继电器、接触器等，面对这些型号众多、质量参差不齐的电气元件，在安装、调试时都会遇到诸如体积大、接线繁琐、性能不稳定、调试及检测设备复杂等不可避免的问题，从而造成生产进度下降和调试、维修成本增加[2]。近10-20年期间，随着中国电动葫芦行业的高速发展，以及相关电器产品种类、质量的提升，在保证电动葫芦安全、可靠运行的同时，客户对其操作过程中的简便化和执行操作选项时的智能化提出了更高的要求。在企业视如生命的成本面前，一种更加快速、灵活、经济的控制解决方案出现，显得尤为及时和珍贵[1]。

电动葫芦电气控制采用微型控制器作为控制系統核心，利用控制器的可编程功能，既实现了电动葫芦使用过程中的安全保护和优化操作的先进理念，同时也使控制线路结构简洁、清晰易懂。下面就其在电动葫芦的控制系统的应用，作一些简单介绍。

1 微型控制器简介

自从微型控制器问世以来，目前市场上很多公司都推出各自品牌的控制器。并且现在已发展成为了模块化、系列化的标准产品。其本身集成了“与”、“非”、“或”等8种基本逻辑功能以及时间定时、计数器和模拟量处理等专有功能。通过采用内部功能块编程的方式来代替传统继电器开关的外部接线方案，在一个体积小小的模块之中，用户可以任意地调用各种所需要的功能块来搭构自己的应用程序，从而实现以前需要很多定时器，继电器和接触器才能实现的控制任务，省去设备控制柜中多种低压元器件，不仅节省了元器件成本，也节省了柜体的空间。与传统继电器方案相比，微型控制器的解决方案具有连接配线少，设备生产周期短，控制柜空间小，维护简便等优点。

由于控制器不仅涵盖了传统继电器的部分功能，还具备可编程控制功能，在某种程度上，我们可以形象地将其理解为“智能继电器”。在使用标准PLC时，必须携带电脑等附属设备进行现场编程或调试。与之相比，控制器可以配一个操作键盘，显示面板，用户可以直接对其现场编程、调试，通过显示面板可以直接显示和修改时间、用户自定义信息以及变量参数，还可监视系统输入输出点的运行状态，从而大大缩短了整个系统的的编程调试时间及费用。并且，市场上很多控制器的继电器输出点都具有10A甚至更大的电流承载能力，有良好的输出负载能力，有的可以直接连接各种执行元件，如小电机，照明设备等。

2 电动葫芦控制系统

2.1 控制原理

电动葫芦电气控制系统以微型控制器为控制核心，48V安全低压控制，接触器、中间继电器为执行元件；断路器对电机进行短路和过载保护，微型断路器实现对控制回路的短路保护；利用控制器灵活的编程功能，结合电动葫芦控制保护，将这些保护转换成控制器控制程序。

以下是电动葫芦电气控制原理图，主要讲述了其中起升机构的控制：

-Q011：断路器，为电机提供短路和过热保护；

-M012：起升电机；

-T013：控制变压器，提供了多种电压输入接口。AC48V输出为控制回路提供安全低电压；AC24V输出为控制器提供电源电压；

-K024：起升接触器，控制器的输出Q1.1， Q1.2控制K024，实现葫芦起升方向的控制；

-K025：下降接触器，控制器的输出Q2.1， Q2.2控制K025，实现电动葫芦下降方向的控制；

-K026： 快速接触器，控制器的输出Q3.1， Q3.2控制K026，实现电动葫芦的快速控制；

图4 电动葫芦电气控制原理图

3.2 微型控制器在控制系统中的功能

1）保护功能 微型控制器在电动葫芦电气控制系统中可以实现多重保护功能。这些都是电动葫芦更加安全、稳定运行的保证。以“起升马达刹车监控”保护功能为例，讲述控制器在实现这个功能的优越性。该功能实现无论电动葫芦在起升或下降启动瞬间，控制器都会对起升马达的刹车信号进行监控，确保起升电机的刹车正常工作，确保葫芦安全运行。传统继电器控制时最起码需要一个计时器和数个继电器来实现；而控制器利用自身程序中的计时模块和数个基本逻辑模块就能实现，省去了元器件的成本和接线空间，同时还减少了因为元器件的不稳定造成的故障隐患，其优势一目了然。

图5 I5为刹车监控信号，B006为延时计时模块

2）优化操作 微型控制器在电动葫芦电气控制系统中还可以具有多种优化功能。在保障葫芦正常运行的同时，通过优化功能，可以摒除因使用者的操作陋习而导致葫芦性能、寿命大打折扣。以“防止直接快速启动”优化功能为例[2]，该功能主要防止操作者在使用电动葫芦时，直接、频繁地用快速档位启动起升机构，从而造成对电机和变速箱的冲击，大大缩短电机和变速箱的使用寿命；利用控制器的计时模块，将葫芦的启动（快速或者慢速）都短时间强制地维持在慢速，这样就达到了防止直接快速启动的操作。巧妙地利用了控制器的自身优点，在不增加元器件、接线的同时，不仅达到了效果，性价比还很高。

4 微型控制器在电动葫芦控制中的优势和前景

1）作为电动葫芦控制系统中的新星元件，除了本文介绍的优势外，同时还具

有以下优势：

小巧、使用方便，编程软件浅学易懂。且可通过编程软件在线监测、读取数据，提高维护效率。

相比独立的开关设备，具有高度的灵活性和明显的价格优势。

丰富的扩展模块提升了其在自动化控制功能中的地位。例如：利用其通讯模块AS-i功能，可以作为主站/从站，使用到含有现场总线的复杂系统中，大大显示了它的功能扩展优势。

2）前景

随着中国正逐步成为全球机械设备制造基地，国内起重机行业也得到迅猛发展，在竞争激烈的市场中，企业为追求更高利润和市场份额，微型控制器替代传统继电器或单片机成为控制解决方案，将会是盈利、技术变革的一个选择。

为提高生产效率和完善管理，工厂的信息化、生产设备联网、集中监控管理将会成为一种潮流，微型控制器强大的功能扩展绝不逊于PLC，在保证功能的同时，巨大的价格优势将会是一个亮点。

5 总结

本文通过简单介绍微型控制器在电动葫芦电气控制上的应用，和传统继电器控制比较，其灵活、功能强大、性价比高等特点，随着中国电动葫芦的发展和控制技术的提高，其应用势必将会有更广阔的发展前景。

【参考文献】

[1]西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子LOGO！.北京航空航天大学出版社， 2004年9月第一版.

[2]宫本智.葫芦式起重机[M].天津：天津科学技术出版社， 2009.endprint