摘 要: 本文針對傳統(tǒng)的由繼電器接觸器控制的塔式起重控制系統(tǒng)可靠性差、操作復(fù)雜、故障率高、電能浪費大、效率低等缺點提出將可編程序控制器和變頻器應(yīng)用于其控制系統(tǒng).在塔式起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)加上一套由旋轉(zhuǎn)編碼器、PG數(shù)模轉(zhuǎn)換構(gòu)成變頻器閉環(huán)系統(tǒng).結(jié)果表明：該系統(tǒng)使用方便，具有良好的動態(tài)調(diào)整性能,極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性. 關(guān)鍵詞：可編程序控制器;塔式起重機(jī);穩(wěn)定性 1. 傳統(tǒng)的塔式起重機(jī)的控制現(xiàn)狀 　　塔式起重機(jī)是我們建筑機(jī)械的關(guān)鍵設(shè)備，在建筑施工中起著重要作用，我們只用了五十年時間走完了國外發(fā)達(dá)國家上百年塔機(jī)發(fā)展的路程，如今已達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平并躋身于當(dāng)代國際市場.隨著高層建筑發(fā)展，對施工機(jī)械提出了新的要求.于是，160TM附著式、45TM內(nèi)爬式、120TM自升式等都由我國自己設(shè)計并制造;八十年代，國家建設(shè)突飛猛進(jìn)，建筑用最大的250TM塔機(jī)也應(yīng)運而生.進(jìn)入九十年代，現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快，國內(nèi)外市場對塔機(jī)要求越來越高，眾多城市大型建筑、水利、電力、橋梁等不斷增加，市場的要求加快了新產(chǎn)品開發(fā)的力度，先后有400TM、900TM水平臂和300TM動臂式塔機(jī)[1，、2].90年代開發(fā)生產(chǎn)的塔機(jī)產(chǎn)品技術(shù)性能均顯著提高，起升機(jī)構(gòu)采用三速電機(jī)驅(qū)動、渦流制動、電動換擋減速箱，變幅回轉(zhuǎn)采用雙速電機(jī)液力聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動，或采用變頻調(diào)速，有多種速度，工作平穩(wěn)生產(chǎn)效率高.安全裝置齊全，動作靈敏可靠，裝有防止誤操作和野蠻操作裝置，可杜絕安全事故[2]. 　　隨著功率電子技術(shù)的發(fā)展，早在六十年代后期，國外就開始致力于晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速技術(shù)的開發(fā)研究.目前，該技術(shù)己進(jìn)入了成熟穩(wěn)定的發(fā)展應(yīng)用階段.可編程序控制器PLC引入到交流電氣傳動系統(tǒng)后[3，4]，使傳動系統(tǒng)性能發(fā)生了質(zhì)的變化.在塔式起重機(jī)實現(xiàn)了抓斗的自動控制和故障診斷、檢測顯示等，達(dá)到了新的技術(shù)高度. 　　由變頻器構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng)可取代直流調(diào)速系統(tǒng)，是隨著計算機(jī)技術(shù)特別是大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的不斷發(fā)展的必然結(jié)果，符合起重機(jī)的發(fā)展趨勢，適合發(fā)展大起重重量的起重機(jī). 2. 塔式起重機(jī)PLC控制系統(tǒng)原理 　　本系統(tǒng)將塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)由繼電器控制改為PLC控制，四大機(jī)構(gòu)調(diào)速均采用變頻調(diào)速.塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)總框圖如圖1所示[5，8，9]. 　　塔式起重機(jī)的起升、變幅、回轉(zhuǎn)、運行電動機(jī)都需要獨立運行，整個系統(tǒng)由6臺電動機(jī)和4臺變頻器傳動，使用一臺PLC加以控制. [align=center] 圖1 系統(tǒng)總框圖[/align] 　　運行機(jī)構(gòu)的起動時間應(yīng)盡量符合實際需要，起動迅速而平穩(wěn);機(jī)構(gòu)的電氣制動方式必須著重考慮.對不同的工況，可選擇自由制動方式與強(qiáng)制制動方式.在運行機(jī)構(gòu)正常停止時，可選用自由停止方式，其停止時間可按實際生產(chǎn)中的運行情況設(shè)定，以盡量滿足司機(jī)操作塔式起重機(jī)的需要為主.為保證起升機(jī)構(gòu)起動時具有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，可以通過設(shè)定機(jī)械制動器的打開時間、變頻器的最低運行頻率、運行電流之間的關(guān)系，以滿足機(jī)構(gòu)負(fù)載特性的要求.變頻器內(nèi)部參數(shù)的設(shè)定能保證機(jī)構(gòu)具有良好的調(diào)速精度及起制動性能，由于起升機(jī)構(gòu)電機(jī)需使用脈沖編碼器作為速度反饋裝置.通過測量脈沖編碼器的脈沖數(shù)，利用二者之差控制電機(jī)的速度，所以選擇脈沖編碼器及其安裝時，應(yīng)當(dāng)考慮周全[6，7，10]. 3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計 　　電氣控制系統(tǒng)原理圖主要包括主電路和PLC外圍接線圖. 　　1.主電路共有六臺電機(jī)，同時帶有風(fēng)機(jī)冷卻裝置. 　　2.PLC外圍接線電路的I/O接線信號分別與表1中的I/O名稱相對應(yīng). 　　表1 S7-200 I/O分配表 4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計 　　根據(jù)塔式起重機(jī)控制電路的工作原理，繪制軟件流程圖如圖2所示. [align=center] 圖2 系統(tǒng)軟件流程圖[/align] 　　在本系統(tǒng)中，PLC程序設(shè)計的主要任務(wù)是接受外部開關(guān)信號（按鈕、聯(lián)動控制臺繼電器）的輸入，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)以及輸出信號去控制接觸器等器件，以完成相應(yīng)的控制任務(wù)。 　　系統(tǒng)部分梯形圖如圖3所示. [align=center] 圖3 梯形圖[/align] 5. 結(jié)論 　　本文設(shè)計的塔式起重機(jī)PLC控制系統(tǒng)在實驗室調(diào)試以后，已成功應(yīng)用于長沙某大型起重機(jī)公司，系統(tǒng)經(jīng)過六個月的連續(xù)運行，從未發(fā)生一次故障，與傳統(tǒng)的塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)相比較，具有以下優(yōu)點： 　　1. 使用方便; 　　2. 具有良好的動態(tài)調(diào)整性能; 　　3. 極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性; 　　4. 每年可節(jié)約維修成本1萬元左右（據(jù)使用該塔機(jī)的公司粗略統(tǒng)計，與之前相比，經(jīng)濟(jì)效益每年可提高50多萬元），運行效率極大地得到了提高. 　　經(jīng)實踐證明：本系統(tǒng)的設(shè)計是行之有效的，具有良好的應(yīng)用價值. 　　本文創(chuàng)新點：對傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制的塔式起重機(jī)進(jìn)行改造，設(shè)計了一套基于PLC的塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)，已投入使用.實踐證明：該系統(tǒng)使用方便，具有良好的動態(tài)調(diào)整性能,極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性. 參考文獻(xiàn)： 　　[1] 中華機(jī)械網(wǎng).塔式起重機(jī)的歷史發(fā)展和存在問題[EB/OL] . 　　[2] 劉佩衡.我國塔式起重機(jī)行業(yè)發(fā)展歷程.北京：中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社，2003（10）-2004（1）. 　　[3] 張禮華.PLC在塔式起重機(jī)電氣控制上的應(yīng)用[J].南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報.2004.4（3）4-6. 　　[4] 趙閃.SIEMENS SIMATIC S7_300 PLC在鍋爐計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].微計算機(jī)信息.2003，19（8），24-25 　　[5] 張萬忠.可編程控制器入門與應(yīng)用實例[M].北京：中國電力出版社，2005. 　　[6] 李泰炯，田中平，謝其盛.塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)的改進(jìn)[J] .維普資訊，2006（2）62-63. 　　[7] 李秀忠 .PLC在門座式起重機(jī)控制電路中的應(yīng)用[A].煤礦機(jī)械，2004（1）：97-99. 　　[8] 吳中俊,黃永紅.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. 　　[9] 魯遠(yuǎn)棟.PLC機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計技術(shù)[J].北京：電子工業(yè)出版社，2006：63-130. 　　[10] GB/T13752-1992塔式起重機(jī)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996.