摘要：在众多工程建设当中，需要通过塔式起重机运输建筑材料，塔式起重机是非常重要的起重机械，也是施工中不可缺少的部分。本文对基于PLC的塔式起重机控制系统进行了研究，分析了其软件和硬件设计。
关键词：塔式起重机；控制系统；设计
1硬件设计
1.1PLC选择
根据实际输入输出信号可以了解到，该系统需要小型的PLC，通常会对整体式进行选择。对于光洋系列PLC来说，其自身所具有的结构、体积适中，不仅要具有相对低廉的价格，还要具有扩展功能。在PLC端点总数选择时，需要留有10%~20%的余量，在根据统计的输入、输出点数后，确定输入为38、输出为28。最终根据多种设备型号的选择，确定选择光洋SH2-64R2作为本系统的PLC，这款PLC不仅价格相对便宜，其输入输出点的剩余还能够应用在扩展方面。对于该PLC来说，其具有螺钉和标准导轨两种安装方式，根据具体需求，最终确定以导轨方式进行安装。
1.2接触器选择
在接触器选择方面，主要在对电路当中额定电流进行考虑的基础上公司原有的接触器进行参考。在实际选择当中，对施耐德国产D2系列交流接触器进行了选择，回转、变幅以及起升机构电路电流则根据电动机额定电流进行确定。根据对相关资料的查阅发现，该起升机构电机最大额定电流57A，以此即可以选择LC1-D65接触器进行，即单个接触器、交流线圈、最大额定电流65A的接触器。制动接触器方面，对LC1-D09进行了选择。回转机构方面，其所具有的最大额定电流为15A，交流主接触为LC1-D25，使用了LC1-D09为制动接触器。变幅机构方面，确定其最大的额定电流为7A。主电路交流主接触器方，需要考虑结构的电流以及其余消耗，最终选择LC1-D80为电路交流主接触器，其具有80A的最大额定电流，能够满足系统方面的需求。
1.3短信模块选择
在实际设计当中为了避免出现过期不缴纳租金或者野蛮操作的情况，需要一种工控PLC自动化、现场数据采集传送、专门应用在短信收发以及能够进行无线远程监控的设备进行应用。根据相关产品与设备的对比分析，对STE5002短信报警控制器进行了选择，以此对塔机的信息查询以及远程控制目标进行实现。目前，GSM短信模块在工控PLC自动控制、现场数据采集传送、实时监控监测、汽车防盗报警及工业自动化等控制系统当中得到了较多的应用。实际应用中，通过PLC的控制即能够通过该产品对SIM卡的卡号进行查询，避免出现SIM卡被替换的问题，同时具有较高的集成度，对扩展串口信息导入提供支出。通过对西门子GSM收发模块的应用，该产品具有无线长距离传输、反应灵敏、待机时间长、智能充电以及耐高温低温的特点。
2软件设计
2.1整体设计
在实际设计当中，选择了光洋的SOFT5进行软件的编写，该软件适合应用在光洋全系列PLC当中，同样的适合应用在本次设计当中的SH2系列。同时，其也对梯形图等多种语言编程提供支持，在实际设计当中，根据流程图对梯形图程序进行编写即可。光洋的SH2系列为具有整体特征的微型可编程控制器，具有固定I/O端口，具有良好的可扩展性。在实际应用中，通过接线方式将I/O接口信号指令实现对PLC的发送，在经过用户程序、系统在控制器当中的编译处理后实现正确信号的导出，并经过输出信号实现对现场的反馈。在控制系统当中，通过联动控制台的应用控制PLC，在该梯形图程序当中，其主要有PLC程序控制设计以及通讯程序设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆即塔机在对机构开启之前，先进行自我的检测，看是否存在故障问题，如存在故障，则将自动发出报警信号，如环境存在风速较大的情况，也将禁止运行。而在没有故障的情况下，则将通过联动控制台手柄的使用对三大机构进行操作，看具体包括有内外、上下以及左右方面的操作等，以此将重物起升到适合的位置。
2.2 PLC程序设计
2.2.1预警与保护
（1）风速预警程序方面。当风速在4级以下时，相关机构处于正常的运行操作状态，而在风速在4~6级之间时，蜂鸣器BZ则将发出连续的一声“滴滴滴”以及一声短的“滴”报警信号，以强行的方式将操作实现对低速挡的切换。而当风速在六级以上时，蜂鸣器在发出报警信号后则将停机。（2）力矩与警示程序。该程序即通过路局预警信号以及超力矩极限信号所进行的控制。在实际起升过程当中，当起重路局超出最大值时，塔机控制系统的力矩报警信号HM1灯则将发出闪烁，蜂鸣器发出连续的报警信号，禁止塔机上升动作，断开外限位开关，禁止塔机的向外变幅动作。此时，即需要减小向内变幅力矩，在解除报警信号后再进行其他操作。而当其中路局超出最大允许值80%时，控制系统则将闪烁预警等，在向外变幅时，蜂鸣器将发出连续的报警信号，在向外变幅时，如挡位此时处于高速挡，系统也将在低速挡中运行。（3）重量报警程序。在该程序当中，即通过超重缓速信号、重量预警信号以及超重极限信号的应用进行控制。在实际运行当中，当起升重量超出最大值时，塔机控制系统则将具有以下反应：首先，超重报警灯HQ1发生闪烁，与此同时由蜂鸣器发出连续4次的报警声，且塔机禁止进行上升动作。在存在超重量极限情况时，则先需要对下降重量进行减少。其次对超重报警进行解除。最后才能够进行系统的其余操作。而当起升重量超出80%的最大重量时，预警灯HQ2则将将不断闪烁，同时发出连续2次的报警声；当起升重量超出50%的最大重量时，预警灯HQ2则将不断闪烁，同时发出1次的报警声。而当以高速挡起升操作时，蜂鸣器则将发出一声报警信号，此时，整个起升操作则不具有高速挡，即使此时挡位处在高速挡位，也将以低速挡方式运行。（4）起升限位警示程序。该程序的作用，即通过起升上限位信号、起升上升预限位信号、起升下限位信号和起升下降的预限位信号达到控制目标。在实际运行当中，当起升高度达到最大高度值时，PLC控制系统则会禁止上升动作。而当上升动作同最大高度值间的距离为3m时，塔机则会以最低速挡上升，即使其处于高速挡位，也将会以最低的挡速运行。
2.2.2塔机动作程序
在起升操作部分方面，不同档速度在实际转换时即具有一定的间隔时间。在程序当中，主要通过定时器实现目标。因在实际升降时都具有三速转换，对此即具有6个定时器的设置。其中，3个自动换速是主要的部分，即风速在4~6级的情况、起重量超出极限量50%的情况以及下降同地面间距离为3m的情况。在这几种情况下，起升操作高速挡则将会被更改到低速挡，并强制在低速运行。变幅操作方面，其在具体程序原理方面同起升方面较为类似，即不同档速度在转换时都具有一定的间隔时间，主要通过定时器实现程序。在内部变幅方面，因为是两速转换，即具有4个定时器的设置。主要也是高低速度的转换程序方面，即在外变幅、内变幅极限80%时，对高速挡电源切断之后实现对低速挡的接通，以此实现安全、低速运行目标。回转操作方面，不同档速度在实际转换时都具有一定的间隔时间，在程序方面，通过定时器实现该目标。在回转的左右位置，因具有4个挡位的转换，对此即具有8个定时器的设置。当塔机左右回转已经处于极限位置时，塔机控制系统则将禁止塔机的向左回转作用，当塔机向右处于极限允许位置时，压机系统则将制止塔机向右回转动作。
参考文献
[1]刘子薇.基于PLC的塔式起重机控制系统设计与研究[D].合肥工业大学,2017.
[2]孙发兴,王洪兴.基于PLC的塔式起重机控制系统的设计[J].中国科技纵横,2016(19).
[3]高培畅.基于PLC和变频器的塔式起重机控制系统设计[J].科技创新与应用,2016(36):31-31.
论文作者:吴元旦,陈强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/27
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