摘要：由于PLC控制系統(tǒng)可靠，方便等特點，其已在港口門座式起重機上廣泛使用，目前已取代了早期的繼電器控制回路系統(tǒng)。同時由于總線系統(tǒng)的發(fā)展，PLC所需采集的各類開關(guān)，傳感器信號可以通過遠程I/O站實現(xiàn)，大大節(jié)省了電纜布線成本，也節(jié)約了故障查詢時間。本文主要闡述的就是港口控制系統(tǒng)的中PLC程序的設計與應用。

關(guān)鍵詞：PLC；港口起重機；控制系統(tǒng)；應用

Abstract: Due to the PLC control system is reliable, convenient features, its port gantry crane widely used, has replaced the earlier relay control circuit system. At the same time due to the development of the bus system, PLC required acquisition of various types of switches, sensor signal can be achieved through the remote I / O station, significant savings in the cost of cabling, fault diagnosis and also saves time. This article focuses on the port control system design and application of the PLC program.

Keywords: PLC; Crane; control system; application

1門座式起重機的簡介

門機是門座式起重機的簡稱，是有軌運行的臂架型移動式起重機。在現(xiàn)代海河港口裝卸設備中占有重要地位，它具有較好的工作性能和獨特的優(yōu)越結(jié)構(gòu)。我們港口總共有兩種門機分別是MQ40-43和，下面我們介紹一下本港門機。首先我們以我港門機MQ40-43來做了解認識。門機分為四大機構(gòu)包括（起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、行走機構(gòu)），其中前三個機構(gòu)為工作機構(gòu)，行走機構(gòu)為非工作機構(gòu)。門機采用轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承裝置。臂架系統(tǒng)、平衡梁系統(tǒng)、人字架、機器房、司機室等安裝在轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺由滾動元件支撐著。

2門座式起重機的結(jié)構(gòu)原理及PLC控制原理

2.1起升機構(gòu)

2.1.1起升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理

起升機構(gòu)由兩套獨立卷揚裝置的組成，前后布置在機器房內(nèi)。兩套卷揚機構(gòu)既可以單獨，也可以同時工作。抓斗作業(yè)時，前部的卷揚裝置鋼絲繩連接四索抓斗的閉合繩，后部則連接支持繩。起升驅(qū)動裝置包括變頻調(diào)速電動機、硬齒面減速箱、起升盤式制動器及鋼絲繩卷筒等。卷筒是用來收、放卷繞鋼絲繩的儲繩裝置。同時它把電動機的回轉(zhuǎn)運動變成鋼絲繩的直線運動，并把動力傳遞給鋼絲繩。

2.1.2起升機構(gòu)的PLC的控制原理

手柄在零位，相序正常，起升無故障，風速儀風速（風速達到18m/s時間斷音響報警；風速達到20m/s時長音報警，并輸出繼電器觸點斷電信號）在正常范圍內(nèi)，超負荷（95%額定起重量時有燈光顯示和聲音報警，110%額定起重量時，輸出繼電器觸點延時斷電信號）正常，不作行走運行，起升無故障時，機構(gòu)允許升降。

2.2回轉(zhuǎn)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理及PLC的控制原理

2.2.1回轉(zhuǎn)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理

旋轉(zhuǎn)機構(gòu)由兩套驅(qū)動裝置和外齒式三排滾柱軸承組成。兩套旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置分別布置在機房前部，每套驅(qū)動裝置均由立式電機、制動器及二級立式行星減速器組成。行星減速器的低速軸端小齒輪與固定在門架的大齒圈相嚙合，驅(qū)動起重機的旋轉(zhuǎn)部分作旋轉(zhuǎn)運動。旋轉(zhuǎn)減速器為立式行星減速器，型號為P2HF042，這種減速器能獲得較大的傳動比，滿足旋轉(zhuǎn)低速的要求。行星減速器的低速軸端小齒輪與固定在門架的大齒圈相嚙合，驅(qū)動起重機的旋轉(zhuǎn)部分作旋轉(zhuǎn)運動。

2.2.2回轉(zhuǎn)機構(gòu)的PLC控制

PLC控制原理：回轉(zhuǎn)主令置零位，風速儀正常，相序正常，回轉(zhuǎn)無故障，回轉(zhuǎn)手剎打開，不作行走運行，零位合上且自鎖，主令置左旋檔，回轉(zhuǎn)腳踏處于正常位置，左旋允許。主令置右旋檔，回轉(zhuǎn)腳踏處于正常位置，右旋允許。

3 PLC在門座起重機系統(tǒng)的應用實例

3.1門機回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電力拖動特點及控制要求

（1）回轉(zhuǎn)支承采用大型三排珠滾動軸承，為適應海港作業(yè)，避免潮氣和污物入侵，軸承密封良好，使用壽命與門機壽命相當。

（2）回轉(zhuǎn)大軸承座圈上與轉(zhuǎn)盤聯(lián)接，下與圓筒聯(lián)接并要求有足夠的過渡圓角。上下與之聯(lián)接的平面均要進行機加工，并用熱處理的方法消除應力，處理后應進行精加工，表面平直，無翹曲，不得有透光現(xiàn)象，并有足夠的剛度。

（3）回轉(zhuǎn)機構(gòu)由兩臺立式變頻電動機、行星減速箱，外嚙合開式齒輪副及回轉(zhuǎn)支承等組成，實現(xiàn)360度全回轉(zhuǎn)。

3.2 PLC的IO分配表及變頻器的輸入

表3.1是PLC系統(tǒng)的IO分配表

表3.2為ABB變頻器輸入的檔位的輸入        

以上的IO分配表的各個輸入量的產(chǎn)生原理：

（1）YF6電接風速儀產(chǎn)生信號的條件是在風速達到22m/m的時候會產(chǎn)生報警，而此時的旋轉(zhuǎn)電機會跳閘。使電機停止工作。本港口使用的風速檢測儀器的型號是YF-6式電接風速儀。此風速儀的選型是使用的是轉(zhuǎn)輪式探頭。

（2）超載輸入信號的工作原理：超載限制器，使用的是壓電式壓力傳感器與PCI1002-CHR起重機功能超載限制器連接，由超載限制器發(fā)出PLC的輸入信號。本港口的門機的額定起重量是40T，當實際所吊物體的重量超過額定起重量的百分是十的時候，超載限制器發(fā)出一個信號，這個信號作為PLC的一個輸入信號。

（3）電機1、2過載檢測器，使用的是熱敏電阻溫度繼電器。他的工作原理是直接埋入電動機繞組中，一旦超過規(guī)定溫度，其電阻值急劇增大10—1000倍。  使用時，配以電子電路檢測，然后使繼電器動作。

3.3 控制系統(tǒng)的流程圖

下面的流程圖，我們可以知道在門機的各個機構(gòu)的的工作過程中，PLC起到的只是連接作用，前面連接控制手柄，后面發(fā)出信號控制控制變頻器，變頻器根據(jù)反饋信號繼續(xù)對變頻電機進行控制。從而實現(xiàn)對門機回轉(zhuǎn)中的各個速度的控制。

3.4各個元器件的選型

    旋轉(zhuǎn)電機選型：此門機的旋轉(zhuǎn)電機為變頻調(diào)速三相異步電機，所用的電壓是380V工頻電壓，變頻范圍是1-100hz，由于工作的特點需要經(jīng)常性的長時間的變化轉(zhuǎn)速，最高轉(zhuǎn)速時可達1475r/min，所以在這里我們選擇YZP2系列的變頻調(diào)速電機。

PLC的選型：根據(jù)設備的要求，在設備中的PLC要求14輸入，6輸出。所以選擇的是西門子的PLC型號是CPU226以及它的擴展模塊，這個PLC有24個輸入，16個輸出。其特點是：?簡單可靠的安裝。?豐富的指令集。?靈活的系統(tǒng)配置。④高性能的運動控制。⑤獨特的掉電保護功能。⑥標準的編程語言。⑦較強的通訊功能。⑧強大的模擬處理能力。

3.5 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的外部硬件接線圖

回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的PLC的硬件接線圖和主電路的接線圖；如下圖3.5；圖3.6

   圖3.5是PLC的外部硬件接線圖

圖3.6是回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的主電路接線圖

上面的圖3.5和圖3.6是PLC控制回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的PLC的外部接線圖和主電路的接線圖。其中的PLC硬件接線圖是由PLC作為整個電路的中樞系統(tǒng)，由PLC控制各個電路的輸入信號并且進行邏輯運算，從而進行門機旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的各個復雜動作，從而完成門機的裝卸任務。

4結(jié)語

PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的， PLC及其有關(guān)的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。為了減少機械磨損和延長機械零件的壽命以及門機的受用壽命，做好潤滑工作是非常必要的。各個機構(gòu)的機械件和電器設備的使用壽命很大程度上取決與是否做到了正確的潤滑。潤滑是門機司機必備的一門技術(shù)和必須掌握的工作內(nèi)容之一。機械保養(yǎng)的好壞直接影響到生產(chǎn)效率，密切關(guān)系到安全生產(chǎn)和設備的壽命。遵照在有軸和孔做功配合的地方，以及有摩擦面的機械部分，都要定期進行潤滑得原則，可減少磨損。

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