广东省特种设备检测研究院茂名检测院 525000
摘要：桥式起重机是一种间接，并不断循环的机械，桥式起重机目前广泛应用于船舶、冶金、化工等企业。其中PLC系统具有功能强、可靠性高、编程简单、使用方便、体积小巧等优点。为保证桥式起重机工作的安全可靠，需对其进行定期检测，以PLC系统为基础，阐述了起重机的检测过程以及桥式起重机检测的PLC控制梯形图设计内容。
关键词：PLC控制；桥式起重机；检测
前言：桥式起重机在运行时会通过PLC控制完成检测，从而有效控制意外事故的发生。对于桥式起重机而言，PLC控制的功能十分强大，具有较强的可靠性，且在编程、使用方面具有突出优势。此外，基于PLC控制的桥式起重机，能够使传统控制模式下存在的操作缺陷得以弥补。同时，基于PLC控制的应用，相应的人工劳动强度得以降低，对起重机工作性能的改善无疑具有积极影响。
1桥式起重机安全检测要求
桥式起重机的可靠性检测，主要针对工作机构在空载和加载两种工况下的检测。据国家起重机检验标准（GB50256-1996）规定，空载检测时，要求系统运行时间不少于1小时；加载检测要加载到1.1倍额定负载，并按控制要求反复运行1h。对检验过程的控制要求：①检测进退机构运行时的运动顺序：前进30s，停40s，后退30s，停45s；每一周期为150s。②进退机构一个周期结束1s后，进行左右运行检测，左行14s，停23s，右行14s，停23s，左右运行一个周期为75s。③检测升降机构运行时，在左右机构启动14s后启动，上升10s，停15s，下降10s，停15s，一个周期为50s。④为适应不同的现场要求，要求检测设备有随机手动控制功能，以保证运行灵活性和安全性。
起重机作为一种常用的工业设备，对其定期的安全性检测显得尤为必要。由于该类设备笨重、运输安装困难，一般要求在现场进行可靠性的检测，检测设备要接线方便，便于携带，工作可靠，控制灵活，采用PLC控制可以很好的满足这一要求。
2 PLC系统的组成及I/O定义
2.1 PLC系统的组成
以100/32t桥式起重机为例，它运用了西门子的S7-300模块化PLC。该系统包括中央控制单元CU、扩展模板EM以及西门子的CP340触摸屏。其中，中央单元CU的安装位置为起重机的电气梁内，并分为输入模块与输出模块，均采用直流24V。
扩展模板EM以及CP340触摸屏都在驾驶室联动操作台内进行安装。其中，EM的输入模块也选择直流24V，并在联动操作台对相关机构电动机的信号采集加以运用。而触摸屏的作用则是呈现起重机的工作状态。
2.2 PLC桥式起重机检测中的I/O定义
本文选择PLC进行程序设计和编程，通过符合规范的I/O设备进行程序设计。根据上述对桥式起重机检测过程的控制要求，PLC控制系统的输入包括：自动运行开关的输入信号，手动前进，后退开关信号，手动上升，下降开关信号；共计7个开关量输入信号。PLC控制系统的输出包括：前进，后退接触器驱动信号，左行，右行接触器驱动信号，上升，下降接触器驱动信号，电铃和指示灯驱动信号；共计8个开关量输出信号。根据系统的I/O点数，并考虑富裕量，其I/O点数为：24点输入、16点输出。
3起重机检测过程
大车、小车以及副提升电机具有相对较小的功率，其运行需要对PLC输出控制接触器加以运用。选择ACC800变频器，主要提升电动机具有较大功率，基于开关量端子对PLC控制信号进行接收，以此完成检测。工作实践中，操作人员应结合实际情况，在联动操作台将控制信号发送给PLC，然后通过程序编译，将信号输出给变频器。变频器接收信号后，会根据设定将可变频、变压电源提供给电动机，并将制动器打开，以此检测电动机启停与调速情况。
面对紧急情况时，可按紧急按钮来断开变频器电源，以此停止变频器运行。如果在故障影响下导致主提升机跳闸，那么在排除故障后可以将复位按钮按下，与变频器复位控制端RST相接，进而恢复变频器运行。在下放重物的过程中，提升电机反转。由于存在重力加速度，因此电机所处状态为再生制动。这样一来，系统中的机械能就会转化为电能，然后在电压型变频器的滤波电容器中进行存储，以此提升直流电压，使其能够击穿电气绝缘体。如果电压达到设定值，那么直流电路中的这部分能量会通过泄能电阻与斩波器相接而得到消耗，从而为变频器运行的安全性与稳定性提供保障。变频器驱动能够改善主提升电动机的提升性能，可以采用卷扬提升操作方式实现无级变速，提升起升稳定性以及被吊物件定位的准确性。并与变频器自身保护功能相结合，有效控制起重机故障率，实现对安全性能的有效改善。
4桥式起重机检测的PLC控制梯形图设计
3.1进退机构工作的控制梯形图设计与分析、调试
进退机构工作有手动和自动两种。当PLC开始工作时，内部的各种设备便开始初始化工作，继电器开始脉冲，计数器进行复位工作。当开始运行开关S1后，XO的作为敞开的一个节点将闭合，Y1线圈通过连接进退机构执行元件，促使其处于运行的状态，然后将接触器通电，起重机便开始工作，定时器TO每5s便产生一个脉冲，脉冲的时间周期为一个扫描的时间，脉冲能够为计数器提供计数的信号。当C100计到6时，C100的常闭接电断开，Y1线圈处于断电的状态，进退机构便停止运行。再过45s后，C101计数器计到15，C101的常开接电将处于闭合的状态，Y2线圈接通，起重机开始后退；运行30s后C102计数器到21，C102的常闭接点断开，Y2的线圈断开，使后退停止运行。
3.2运行机构工作的控制梯形图与分析、调试
左右运行机构的控制梯形图如图1所示。左右运行机构的控制，先检查编写与输入的程序是否一致，在进行总体检查时，利用菜单栏选择[调试]→[总体检查]，选择[执行]后，开始总体检查，检查无误后，检测程序运行，可以采用但不执行程序，即每执行一条指令暂停一次，逐条检查程序的现实结果是否与所要求的相一致，如果相一致就表示程序正确，否则就要对程序相加修改。其中左右运行机构的控制中相关系数的分析如下：C104表示从左边14s开始进行计时，C105表示时间间隔为23s时进行计时，C1xxx表示右行14s计时，C107表示间隔23s计时，Y3表示自动/手动左行工作，Y4表示自动/手动右行工作。
3.3升降机构工作的控制梯形图设计与分析、调试
升降机构工作的控制梯形图如图2所示。其中C108是指上升15s后开始进行计时操作，Y6是指通过自动/手动进行下降操作，C110表示下降10s计时，C109表示间隔19s计时，C111表示间隔10s计时，Y5表示自动/手动上升工作。
图1左右运行机构控制梯形图 图2升降机构控制梯形图
3.4声光指示的控制梯形图与调试
根据规定，要求反复运行一小时。若对声光控制操作有需求，就需要增加梯形图。在起重机运行过程中，C113的计数输出端与T0的常开节点连接到一起，按照5s的频率进行通断。当C113计数达到720时，则断开与工作机构相串联的自动运行控制支路的C113的常闭接点，以此断开Y1至Y6，使工作停止。同时，接通C113常开接点，Y0、Y7线圈通电，将声光信号发出。受到T4的影响，声音信号经过10s便会消失，灯管信号依然运行。
4结语
综上所述，起重机现场检测采用PLC控制，能严格、高效地完成测试，并能解决传统控制方式下在操纵方面的许多麻烦。同时，该PLC控制在改造老式起重机落后的控制系统方面的应用也具有重要的实用意义。
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论文作者:李志
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/10/9
标签：起重机论文; 信号论文; 机构论文; 工作论文; 变频器论文; 桥式起重机论文; 接触器论文; 《基层建设》2019年第18期论文;