基于PLC港口桥式起重机控制系统的研究

陈燕凤

【摘 要】本文以港口的桥式起重机电气控制系统为研究对象，使用可编程序控制器（PLC）桥式起重机控制系统的改进。控制电路中实现桥式起重机的各种功能由PLC来实现。最后对可编程控制器进行软件设计，编制出安全可靠高效的控制程序。

【关键词】桥式起重机;PLC;电气控制

中图分类号： TH215 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）28-0091-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.28.037

【Abstract】The port bridge crane electrical control system is used as the research object in this passage， using PLC bridge crane to control the improvement of the system.The various functions of bridge crane are realized by PLC in the control circuit. At last， a software was designed to the programmable controller， and a safe， reliable and efficient control program is completed.

【Key words】Bridge crane; PLC; Electrical control

1 桥式起重机的原理

桥式起重机主要由桥架、大车移动机构、小车、提升机构、驾驶室构成。运行时，起重机由大车电动机驱动沿车间两边轨道做纵向运动;小车及提升机构由小车电动机驱动沿桥架主梁上的轨道作横向运动;提升电动机驱动重物作升降运动。桥式起重机的电力拖动主要由小车电动机一台，大车电动机一、两台，提升电动机一两台构成。大小车主要是控制重物的左右平移机空钩，提升机构只要是降升重物机空钩。它们的工作顺序如图。

当起重电动机处于工作状态时，大车、小车移行机构的电动机其负载为反抗性恒转矩负载Tf，电动机工作在正向电动与反向电动状态。提升机构电动机其负载为位能性恒转矩负载Tw与反抗性恒转矩负载Tf综合。

当桥式起重机处于提升负载时，T=TL=Tf+Tw正向电动状态，其中T为电动机电磁转矩，TL为负载转矩。

当下放负载时电动机的工作状态，电机反转Tf>Tw，负载很轻，不能依靠自重下降，而电动下放，强力下放，此时T=TL=Tf·Tw，Tf=T+Tw。如果电机处于发电反馈制动状态，轻载高速下放，T=TL=Tw-Tf，T+Tf=Tw，此时Tw为原动转矩。电机处于倒拉反接制动状态，中载、重载的低速下放，此时T=TL=Tw-Tf，T+Tf=Tw，Tw为原动转矩。

2 电气控制的桥式起重机

电气控制桥式起重机主要使用凸轮控制器来控制，凸轮控制器是一种大型手动控制电器。用以直接操作与控制电动机的正反转、调速、启动与停止。凸轮控制器可以控制电动机转子回路的电阻器，以实现限制启动电流、调节转速的作用。扳动凸轮控制器手柄，使其处于不同挡，则短接电阻值不同。调整电动机转动的速度。凸轮控制器还具有安全保护作用。如零位保护作用由控制器的一对触点实现，这对触点只有当控制器在零位时才闭合。它们被串入超重机启停控制电路，只有在零位时才允许启动，并由接触器自锁。凸轮控制器有断电保护，还有两对触点可实现极限位置限位保护，可分别限制电动机正转及反转超过极限位置，保证起重机停在安全位置。

根据货物的大小来选择不同的控制方式，以下是10吨桥起重机电气控制主电路图2。

其中M1为起升机构电动机，M2为小车驱动电动机，M3、M4为大车驱动电动机。

3 PLC控制的桥式起重机

采用电气控制桥式起重机，一般都使用继电器触点控制方式、绕线转子异步电动机和转子串电阻的调速方式，电气元件比较多，电能损失大，调速范围有限，而且继电器和接触器的触点容易损坏，可靠性差，容易出故障，维护起来比较麻烦，影响生产。

PLC控制的桥式起重机电气系统，主要有配电保护、主起升机构、副起升机构、大车运行机构、小车运行机构和PLC控制等。通过主令控制器、按钮等手动控制装置，把信号传递给PLC的输入模块，CPU内的程序对这些信号进行处理，再由输出模块输出控制信号控制中间继电器、指示灯、报警器、显示装置等。中间继电器带动大的接触器，进一步控制起重机各机构电机的启动、停止和运行。各种保护信号如限位开关、过流继电器、门开关、超载限制器等也将信号PLC的输入模块，起到安全保护的作用。

PLC控制桥式起重机时，在主、副钩有钢丝绳提升限位、重锤限位、超重限位保护，大车、小车有行程开关保护，各个设备的保护动作只影响设备本身的动作。吊钩升降与小车前行和后退、大车左行和右行有操作互锁。主钩、副钩、大车、小车速度由主令开关档位切换，可实现平稳切换。

以下图时PLC控制桥式起重机简易的外围电路图接线设计图3。

PLC输出与输入端子地址的分配如表1。

当按下所要执行动作开关，包括升降、进退和横向运行，再从低速或高速选择中选择所需的速度档，相应的电动机开始转动，桥式起重机开始执行对应的工作;为了保证起重机的工作安全，如果起重机运行过程中到達限位点，起重机就会触动限位保护开关，则起重机会自动停止正在执行的操作，而且此时起重机只能运行除此之外的其他操作;当需要停止起重机运行或者起重机遇到紧急危险情况时，操作人员按下停止按钮时，所有的运行机构停止运行，相应的保护装置会执行安全保护功能。

4 结语

通过PLC控制来桥式起重机简化了控制线路，组装、编程简单，调试直观，安全性能高，使用PLC更易于排除故障，大大提高工作效率。目前各行各业的机械设备使用了PLC进行控制。

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