摘要：由于PLC控制系統(tǒng)可靠，方便等特點(diǎn)，其已在港口門座式起重機(jī)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(shí)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(yuǎn)程I/O站實(shí)現(xiàn)，大大節(jié)省了電纜布線成本，也節(jié)約了故障查詢時(shí)間。本文主要闡述的就是港口控制系統(tǒng)的中PLC程序的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：PLC；港口起重機(jī)；控制系統(tǒng)；應(yīng)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(jī)的簡介

門機(jī)是門座式起重機(jī)的簡稱，是有軌運(yùn)行的臂架型移動(dòng)式起重機(jī)。在現(xiàn)代海河港口裝卸設(shè)備中占有重要地位，它具有較好的工作性能和獨(dú)特的優(yōu)越結(jié)構(gòu)。我們港口總共有兩種門機(jī)分別是MQ40-43和，下面我們介紹一下本港門機(jī)。首先我們以我港門機(jī)MQ40-43來做了解認(rèn)識。門機(jī)分為四大機(jī)構(gòu)包括（起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)），其中前三個(gè)機(jī)構(gòu)為工作機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)為非工作機(jī)構(gòu)。門機(jī)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(jī)器房、司機(jī)室等安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)由滾動(dòng)元件支撐著。

2門座式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)原理及PLC控制原理

2.1起升機(jī)構(gòu)

2.1.1起升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理

起升機(jī)構(gòu)由兩套獨(dú)立卷揚(yáng)裝置的組成，前后布置在機(jī)器房內(nèi)。兩套卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)既可以單獨(dú)，也可以同時(shí)工作。抓斗作業(yè)時(shí)，前部的卷揚(yáng)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(dòng)裝置包括變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)、硬齒面減速箱、起升盤式制動(dòng)器及鋼絲繩卷筒等。卷筒是用來收、放卷繞鋼絲繩的儲(chǔ)繩裝置。同時(shí)它把電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成鋼絲繩的直線運(yùn)動(dòng)，并把動(dòng)力傳遞給鋼絲繩。

2.1.2起升機(jī)構(gòu)的PLC的控制原理

手柄在零位，相序正常，起升無故障，風(fēng)速儀風(fēng)速（風(fēng)速達(dá)到18m/s時(shí)間斷音響報(bào)警；風(fēng)速達(dá)到20m/s時(shí)長音報(bào)警，并輸出繼電器觸點(diǎn)斷電信號）在正常范圍內(nèi)，超負(fù)荷（95%額定起重量時(shí)有燈光顯示和聲音報(bào)警，110%額定起重量時(shí)，輸出繼電器觸點(diǎn)延時(shí)斷電信號）正常，不作行走運(yùn)行，起升無故障時(shí)，機(jī)構(gòu)允許升降。

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

2.2.1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理

旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由兩套驅(qū)動(dòng)裝置和外齒式三排滾柱軸承組成。兩套旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置分別布置在機(jī)房前部，每套驅(qū)動(dòng)裝置均由立式電機(jī)、制動(dòng)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(dòng)起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。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(dòng)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(dòng)起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

2.2.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的PLC控制

PLC控制原理：回轉(zhuǎn)主令置零位，風(fēng)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(yùn)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(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例

3.1門機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電力拖動(dòng)特點(diǎn)及控制要求

（1）回轉(zhuǎn)支承采用大型三排珠滾動(dòng)軸承，為適應(yīng)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(jī)壽命相當(dāng)。

（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(jìn)行機(jī)加工，并用熱處理的方法消除應(yīng)力，處理后應(yīng)進(jìn)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(jī)構(gòu)由兩臺(tái)立式變頻電動(dòng)機(jī)、行星減速箱，外嚙合開式齒輪副及回轉(zhuǎn)支承等組成，實(shí)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(gè)輸入量的產(chǎn)生原理：

（1）YF6電接風(fēng)速儀產(chǎn)生信號的條件是在風(fēng)速達(dá)到22m/m的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，而此時(shí)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)會(huì)跳閘。使電機(jī)停止工作。本港口使用的風(fēng)速檢測儀器的型號是YF-6式電接風(fēng)速儀。此風(fēng)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(jī)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(jī)的額定起重量是40T，當(dāng)實(shí)際所吊物體的重量超過額定起重量的百分是十的時(shí)候，超載限制器發(fā)出一個(gè)信號，這個(gè)信號作為PLC的一個(gè)輸入信號。

（3）電機(jī)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(dòng)機(jī)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(shí)，配以電子電路檢測，然后使繼電器動(dòng)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(jī)的各個(gè)機(jī)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(jī)進(jìn)行控制。從而實(shí)現(xiàn)對門機(jī)回轉(zhuǎn)中的各個(gè)速度的控制。

3.4各個(gè)元器件的選型

    旋轉(zhuǎn)電機(jī)選型：此門機(jī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)為變頻調(diào)速三相異步電機(jī)，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(diǎn)需要經(jīng)常性的長時(shí)間的變化轉(zhuǎn)速，最高轉(zhuǎn)速時(shí)可達(dá)1475r/min，所以在這里我們選擇YZP2系列的變頻調(diào)速電機(jī)。

PLC的選型：根據(jù)設(shè)備的要求，在設(shè)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(kuò)展模塊，這個(gè)PLC有24個(gè)輸入，16個(gè)輸出。其特點(diǎn)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(yùn)動(dòng)控制。⑤獨(dú)特的掉電保護(hù)功能。⑥標(biāo)準(zhǔn)的編程語言。⑦較強(qiáng)的通訊功能。⑧強(qiáng)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(gè)電路的中樞系統(tǒng)，由PLC控制各個(gè)電路的輸入信號并且進(jìn)行邏輯運(yùn)算，從而進(jìn)行門機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的各個(gè)復(fù)雜動(dòng)作，從而完成門機(jī)的裝卸任務(wù)。

4結(jié)語

PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)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(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。為了減少機(jī)械磨損和延長機(jī)械零件的壽命以及門機(jī)的受用壽命，做好潤滑工作是非常必要的。各個(gè)機(jī)構(gòu)的機(jī)械件和電器設(shè)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(jī)司機(jī)必備的一門技術(shù)和必須掌握的工作內(nèi)容之一。機(jī)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(shè)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(jī)械部分，都要定期進(jìn)行潤滑得原則，可減少磨損。

參考文獻(xiàn)：

[1]I n o m a t S, H a n e d a  M, M o r i y a T, K a t a y a m a S, i w a m o t o Y, S a k a i H, T o m i n o Y, M a t s u o S, A s a n o Y, M a k i n o H; D i a b e t i c N e p h r o p h a C o m m i t t e e. R e v i s e d c r i t e r i a f o r t h e e a r l y d i a g n o s i s o f d i a b e t i c n e p h r o p a t h y . N i p p o n J i n z o G a k k a i S h i. 2 0 0 5 ; 4 7 ( 7 ) : 7 6 7 – 9 .

[2] T a k u m a N a r i t a, M D, M i h o k o H o s o b a, M D, M a s a f u m i K a k e i, M D a n d S e i k i i t o, M D. i n c r e a s e d U r i n a r y E x c r e t i o n s o f i m m u n o g l o b u l i n G, C e r u l o p l a s m i n, a n d T r a n s f e r r i n  P r e d i c t D e v e l o p m e n t o f M i c r o  a l b u m i n u r i a i n P a t i e n t s W i t h T y p e 2 D i a b e t e s . D i a b e t e s C a r e, 2 0 0 6 2 9:1 4 2 – 1 4 4.

[3] S h a r m s K, Z i y a d e h F N,A l z a h a b i B, e t a . l i n c r e a s e d r e n a l p r o d u c t i o n o f t r a n s f o r m i n g g r o w t h f a c t o r b e t a 1 i n p a t i e n t s w i t  h t y p e ii d i a b e t e s.1 9 9 7, 4 6 : 8 5 4- 8 5 9 .