PLC在天车系统中的应用

房光明

摘 要：结合天车结构及电气系统的情况，从自身的工程经验角度出发，多角度探讨了PLC天车电气控制系统设计主要注意的问题，希望对于今后提升天车系统的电气系统控制自动化水平有所帮助。

关键词：天车设备，PLC，变频器技术，设备优化

1 引言

考虑在外部环境恶劣且复杂的工况要求下的天车来说，由于电气设备老化导致存在着控制系统的不完善、不精确的问题，这样自然会造成天车运行事故率有所提升，不利于实现正常化的生产要求。因此，应充分借助于PLC技术的优势，实现天车电气控制系统的进一步优化，有效实现事故率降低，以满足可持续化生产的要求。

2 天车结构及电气系统简介

2.1 天车结构

针对工作中的天车设备进行分析，其主要是通过大车电动机驱动，并顺着车间内两旁轨道来进行纵向以及前后的运行；其中，小车电动机驱动小车和提升机构，能够实现轨道上的横向左右运动；在作业的过程中，针对垂直方向运行来说则是依靠起重机来进行驱动。由于电气控制设备以及机械设备相互配合，才能满足天车中进行纵向、横向、垂直等方面的运动要求。

2.2 天车电气系统

结合天车的运动工况要求，基于PLC的天车电气系统来说，主要涉及到以下六个模块内容：大车运行机构模块；主起升机构模块；配电保护模块；副起升机构模块；小车运行机构模块；PLC 控制模块等。在上述的模块中，能满足天车的工况要求，能够涉及到变频器、PLC控制系统、制动器的控制、同步与纠偏系统以及安全保护系统等方面内容。首先，对于联动台上的主令控制器的手动控制进行操作，借助于MPI总线，能够实现PLC的CPU通信要求，并能将相应的指令信号传送给PLC模块，CPU则根据上述指令信号的要求，经过相应的处理，并在此基础上进行输出控制信号，能够实现将相关的信号传递到控制器范围。在这样情况下，实现接触器的带动，满足天车内部控制系统的运行模式要求。同时，应结合天车中的各限位开关信号的情况，能够将相应的信息进行有效反馈处理给PLC，能够实现天车作业的安全保障要求。

3 PLC在天车电气控制系统中应用

这里结合基于PLC控制系统的天车电气系统特点，分别就以下方面来重视探讨PLC技术应用在天车天气控制系统中相关问题，希望对于今后的设计有所帮助。

3.1 变频器选择

这里考虑天车的运动特点以及工况要求，选择FR-A740系列变频器，相比而言，其所具备的性能优势主要表现在以下方面[1]：一是，具有较高的安全性能要求，能实现自身保护功能要求，实现系统整体的安全性能得到提升；二是，进一步优化软件性能，针对核心控制程序的特点，分别对于天车运行中的电气制动、转矩控制以及速度控制等方面的变量负载参数进行优化；三是，通过实现限流作用，能有效控制好启动时对电网冲击的问题；四是，具有零速全转矩功能。考虑到吊钩由运行状态降为零的情况下，系统则是存在相应的转矩，并产生确认转矩，一直将电磁制动器实现电动机轴抱住为止，这样能实现防止溜钩。

3.2 PLC 程序选用及其应用

结合天车工况要求中的输入输出信号的数量、参数、性能等方面的情况，PLC则是采用西门子公司的 S7-200CN 系列控制器，选择块式编程，其不仅具有丰富功能指令、可靠性较高等特点，还具有以下的特点[2]：一是，具备两个RS485通讯编程口，能完善变频器开关量控制功能，能有效实现变频器起停和速度给定的开关量控制的多样化需求；能在工作过程中，有效实现相应的MPI通讯协议、PPI 通讯协议以及自有定义化方式等，有效实现增强了变频器的通信控制功能，还能结合实际需求来实现小车及升降机构的控制要求；二是，具备六个独立的30kHz 高速计数器，能够实现二进制码转换为起升高度的要求，还能结合实际需求来进行细微化地调整相应的起升高度偏差情况，保证天车的平稳化运行要求；三是，具有备用应急系统功能。针对在特殊情况下的总线干缆出现的损坏点的问题，系统配置相匹配的控制系统，能够满足紧急情况下依然保持作业条件。

当前，针对天车 PLC 和变频器控制系统的来说，主要是通过总线通信以及开关量控制的方式进行，前者则是主要负责进行正常化的操作作业，后者则是负责相应的应急作业。每当存在着总线紧急来说，可以利用PLC系统进行两套参数的切换处理，能夠实现总线通信切换至开关量控制，并能实现向相应的通信故障信号反馈于主操作界面。其中，上述两条参数设定往往具有相同的作业速度，并没有体现出作业角度中的参数切换情况，在相应的报警信号响应后，则是要求专业人员来进行总线通信故障的排查工作，并完成故障之后切换为总线控制状态。

在自动纠偏与电气同步的过程中，考虑到双沟式天车情况，作业模式启动后则处于自动纠偏模式状态，这样能有效实现同步双钩作业位置的要求。如果针对偏斜量超过系统限定值来说，则会启动纠偏指令发生器。但应注意到，PLC系统并非呈现出动态实时纠偏的情况，而是利用两个阈值的设定来进行相关天车的纠偏控制。其中，PLC可编程控制器软件控制主程序图参见图1所示。

3.3 安全保护

（1）变频器部分的保护。由于采用FR-A740 系列变频器，考虑到其在应用过程中存在着过压、过载、短路、失速、缺相等方面的故障情况，可以实现天车中相关故障的监视以及信息通信安全管理工作；

（2）安全门开关连锁保护。结合人天车桥机两侧端梁和平台处的三只安全门开关，保证其所处于闭合状态中，方可实现天车的有效运行。对于打开情况来说，接触器并不工作。对于总接触器俩说，总要位于吸合状态，如果存在任何一个被打开的门，就造成控制回路的问题会使得接触器释放，这样就可以避免由于天车出现设备突然起动所造成的危害情况。

（3）行程保护。在天车系统中，运动机构部分有存在着相应的限位保护情况。涉及到主副勾，大车运行和小车运行等情况。但触碰限位开关的情况下，能实现运行方向的电源被切断，这样就会造成天车仅仅可以从相反方向运行。

（4）超载保护。在进行作业的过程中，如果起重量超过天车设计的95%的情况下，则会触发报警，并自动停止运转，这样情况下，只能下降起重机，而避免出现上升操作。

4 结语

综上所述，在天车控制系统过程中，能充分结合变频器控制技术和PLC 可编程控制技术，能全方位有效提升天车设备的节能性、调速性能以及运行效率等，实现安全性水平的提升。基于PLC 和变频器系统的天车设备在工业化各个领域中越来越多，希望随着工业技术的进步，能进一步提升天车设备的工作效率以及安全性。

参考文献：

[1] 詹博.无人天车电气控制系统中的变频器选择与PLC通信[J]. 信息记录材料， 2018年3期.

[2] 毕胜. 基于可编程逻辑控制器的桥式天车技术改造[J]. 设备管理与维修， 2018年22期.