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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).在塔式起重機提升機構(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;穩(wěn)定性

1. 傳統(tǒng)的塔式起重機的控制現(xiàn)狀

　　塔式起重機是我們建筑機械的關(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)達國家上百年塔機發(fā)展的路程，如今已達到發(fā)達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，建筑用最大的250TM塔機也應(yīng)運而生.進入九十年代，現(xiàn)代化進程不斷加快，國內(nèi)外市場對塔機要求越來越高，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MMSonline.com.cn，先后有400TM、900TM水平臂和300TM動臂式塔機[1，、2>.90年代開發(fā)生產(chǎn)的塔機產(chǎn)品技術(shù)性能均顯著提高，起升機構(gòu)采用三速電機驅(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.在塔式起重機實現(xiàn)了抓斗的自動控制和故障診斷、檢測顯示等，達到了新的技術(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，符合起重機的發(fā)展趨勢，適合發(fā)展大起重重量的起重機.

2. 塔式起重機PLC控制系統(tǒng)原理

　　本系統(tǒng)將塔式起重機控制系統(tǒng)由繼電器控制改為PLC控制，四大機構(gòu)調(diào)速均采用變頻調(diào)速.塔式起重機控制系統(tǒng)的系統(tǒng)總框圖如圖1所示[5，8，9>.

　　塔式起重機的起升、變幅、回轉(zhuǎn)、運行電動機都需要獨立運行，整個系統(tǒng)由6臺電動機和4臺變頻器傳動，使用一臺PLC加以控制.

圖1 系統(tǒng)總框圖

　　運行機構(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制制動方式.在運行機構(gòu)正常停止時www.IIAnews.com，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，以盡量滿足司機操作塔式起重機的需要為主.為保證起升機構(gòu)起動時具有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，可以通過設(shè)定機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，以滿足機構(gòu)負載特性的要求.變頻器內(nèi)部參數(shù)的設(shè)定能保證機構(gòu)具有良好的調(diào)速精度及起制動性能，由于起升機構(gòu)電機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，同時帶有風(fēng)機冷卻裝置.

　　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)塔式起重機控制電路的工作原理，繪制軟件流程圖如圖2所示.

圖2 系統(tǒng)軟件流程圖

　　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.

圖3 梯形圖

5. 結(jié)論

　　本文設(shè)計的塔式起重機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)使用該塔機的公司粗略統(tǒng)計，與之前相比，經(jīng)濟效益每年可提高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進行改造，設(shè)計了一套基于PLC的塔式起重機控制系統(tǒng)IIAnews.com，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：

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