閆石

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，起重機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。傳統(tǒng)的起重機(jī)控制系統(tǒng)相對(duì)落后，并且維修難度相對(duì)較大，無(wú)法滿足人們對(duì)起重機(jī)的使用需求。而PLC控制系統(tǒng)可以提升起重機(jī)的智能化，同時(shí)可以較好地反映系統(tǒng)的故障。該文主要對(duì)PLC系統(tǒng)的控制技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以期設(shè)計(jì)師可以根據(jù)實(shí)際情況選擇系統(tǒng)合理的設(shè)計(jì)方式，進(jìn)而可以更好地提升機(jī)械起重機(jī)的使用性能。

關(guān)鍵詞：起重機(jī) PLC 優(yōu)化控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TH21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）10（c）-0102-02

起重機(jī)作為現(xiàn)代社會(huì)中常見(jiàn)的機(jī)電產(chǎn)品，已經(jīng)逐漸影響人們的生活。在機(jī)械起重機(jī)的應(yīng)用中，其控制系統(tǒng)主要存在單片機(jī)、單板機(jī)、單微機(jī)和多微機(jī)控制方式，控制主要集中在數(shù)據(jù)的采集和權(quán)限控制。但是隨著科技的不斷發(fā)展，起重機(jī)控制系統(tǒng)的越來(lái)越復(fù)雜，提升了系統(tǒng)故障的發(fā)生機(jī)率。因此，在機(jī)械起重機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，對(duì)PLC進(jìn)行優(yōu)化控制具有重要的價(jià)值。

1 起重機(jī)PLC控制技術(shù)分析

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程分析

在機(jī)械起重機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程主要包括以下幾個(gè)方面：第一，對(duì)系統(tǒng)需求的分析。設(shè)計(jì)人員要根據(jù)起重機(jī)的使用要求來(lái)確定設(shè)計(jì)目標(biāo)，并且要制定嚴(yán)格的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。第二，要對(duì)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的過(guò)程中，需要對(duì)硬件和軟件系統(tǒng)進(jìn)行綜合的選擇和設(shè)計(jì)。第三，在起重機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)的硬件、軟件和執(zhí)行裝置設(shè)置成為相應(yīng)的整體，并且不斷對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。第四，在起重機(jī)設(shè)計(jì)完成后，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和分析，檢驗(yàn)系統(tǒng)是否能夠達(dá)到使用的需求?？偠灾?，只有設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行分析，才可以更好地滿足PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求[1]。

1.2 PLC系統(tǒng)控制原理

在機(jī)械起重機(jī)的PLC系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)與常規(guī)的系統(tǒng)存在較大的差異。在PLC機(jī)械控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)會(huì)將自身的電能通過(guò)變頻裝置或者直接向驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行供電。在系統(tǒng)的運(yùn)行中，驅(qū)動(dòng)裝置拖動(dòng)相應(yīng)的裝置，之后通過(guò)鋼絲繩來(lái)拉動(dòng)轎廂來(lái)做上下的運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)起重機(jī)的運(yùn)行[2]。

1.3 起重機(jī)的操作流程

在起重機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)可以通過(guò)PLC控制器來(lái)控制相應(yīng)的按鈕，同時(shí)可以控制起重機(jī)的安全問(wèn)題。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，承載重量的PLC控制系統(tǒng)可以接收傳感器輸送的信息，同時(shí)通過(guò)相應(yīng)的程序來(lái)判定系統(tǒng)是否超重，如果系統(tǒng)的承重達(dá)到最大值，系統(tǒng)將會(huì)停止運(yùn)行，并且發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)[3]。

2 PLC控制技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 智能控制技術(shù)

在傳統(tǒng)機(jī)械起重機(jī)的使用過(guò)程中，其存在維修難度大、故障發(fā)生率高和耗能相對(duì)較大等問(wèn)題，不利于達(dá)到機(jī)械起重機(jī)的最佳使用性能。而在PLC機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，其采用智能操作系統(tǒng)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，存在顯示器、控制信號(hào)和傳感器等檢測(cè)設(shè)備，可以對(duì)系統(tǒng)的耗能和承重等相應(yīng)的指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，之后系統(tǒng)通過(guò)PLC節(jié)能控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制和反饋，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能控制。

2.2 起重機(jī)節(jié)能控制的計(jì)算

在機(jī)械起重機(jī)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，其能量的消耗是設(shè)計(jì)人員重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，其耗能計(jì)算的公式如公式1所示。

ΣR=i1（C12H1+C21+C22H2+C02HI） （1）

在公式1中，R為系統(tǒng)的消耗，i為系統(tǒng)設(shè)備的電阻，H為輸出電路的電阻，同時(shí)系統(tǒng)的電流變化與電流之間的關(guān)系如公式2所示：

C1=C0-C2 （2）

通過(guò)公式1和公式2的計(jì)算，可以較好地對(duì)系統(tǒng)的電能損耗進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)計(jì)算結(jié)果來(lái)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化分析。

通過(guò)設(shè)計(jì)人員對(duì)PLC優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析，其最終得到的數(shù)據(jù)結(jié)果如公式3所示：

△w（m）=Mr×△g（m）+M1×g（m）+MF×[△g（m）-△g（m-1）]

（3）

在公式3中，m表示系統(tǒng)的控制信號(hào)，g表示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸差，w表示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)離散變化。通過(guò)公式的計(jì)算，可以較好地反映系統(tǒng)的耗能情況，進(jìn)而設(shè)計(jì)師可以針對(duì)性地根據(jù)需求來(lái)設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)。

3 PLC控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)方案

3.1 PLC系統(tǒng)的機(jī)敏性與魯棒性平衡設(shè)計(jì)

在PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，其可靠性相對(duì)較高，并且具有較快的反應(yīng)速度和靈活性。但是在系統(tǒng)的使用過(guò)程中，會(huì)存在魯棒性平衡問(wèn)題。同時(shí)在系統(tǒng)的使用中，淬火起動(dòng)機(jī)主要在油煙和振動(dòng)環(huán)境中工作，其繼電器和開(kāi)關(guān)時(shí)常會(huì)出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象，由于PLC系統(tǒng)的反映較為靈敏，會(huì)將系統(tǒng)的故障誤認(rèn)為是輸入操作，繼而可能會(huì)導(dǎo)致起重機(jī)停止工作。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要做到以下幾點(diǎn)：首先，設(shè)計(jì)師要選擇瞬動(dòng)觸點(diǎn)的工作元件。其次，設(shè)計(jì)師在輸入模塊的設(shè)計(jì)中，需要設(shè)計(jì)較長(zhǎng)的濾波時(shí)間。最后，設(shè)計(jì)師在容易出現(xiàn)問(wèn)題的區(qū)域，可以添加斷電延時(shí)保護(hù)。通過(guò)有效的系統(tǒng)設(shè)置，可以保證PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理性[4]。

系統(tǒng)的觸點(diǎn)可以起到控制程序的目的，同時(shí)可以對(duì)系統(tǒng)的元件進(jìn)行保護(hù)，在PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，其會(huì)將觸點(diǎn)的功能軟件化。因此，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要做到以下幾點(diǎn)措施：首先，設(shè)計(jì)師將觸點(diǎn)輸入到PLC系統(tǒng)中，但是這種方式雖然可以反映觸點(diǎn)的真實(shí)工作情況，卻可能會(huì)促使系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)休止的基礎(chǔ)不良問(wèn)題。其次，在軟件的編程過(guò)程中，設(shè)計(jì)師可以針對(duì)性的設(shè)計(jì)觸點(diǎn)監(jiān)視程序，以便可以更好的反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。因此，在設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

3.2 PLC系統(tǒng)的自我診斷程序

在PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，部分起重機(jī)對(duì)于安全性的需求相對(duì)較高，例如大型的淬火橋式起重機(jī)，需要PLC對(duì)每個(gè)模塊的工作狀況進(jìn)行監(jiān)督，以便可以保證系統(tǒng)的使用合理性。當(dāng)PLC系統(tǒng)檢測(cè)到自身的故障時(shí)，用戶可以及時(shí)的對(duì)其進(jìn)行處理。但是如果編碼器接觸不良時(shí)，會(huì)造成系統(tǒng)反復(fù)出現(xiàn)故障，從而會(huì)影響系統(tǒng)的使用功能。因此，在PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師需要根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)合理的故障診斷程序，以便可以及時(shí)的獲取系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，進(jìn)而可以保證系統(tǒng)的使用合理性[5]。

3.3 縮短系統(tǒng)的循環(huán)周期

在PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)每個(gè)接觸器和模塊斤進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)控，以便可以達(dá)到最佳的使用性能。在常規(guī)的系統(tǒng)中，其存在200 ms的延時(shí)設(shè)計(jì)，并且系統(tǒng)的循環(huán)周期大于50 ms，無(wú)法滿足起重機(jī)的使用需求。因此，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以采用分時(shí)化和堆棧操作的方式來(lái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)通過(guò)改變指針的方向來(lái)實(shí)現(xiàn)堆棧的壓棧，進(jìn)而可以減小PLC程序的循環(huán)周期。

4 結(jié)語(yǔ)

在起重機(jī)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，其存在耗能較大和故障相對(duì)較多等問(wèn)題，無(wú)法滿足新時(shí)期人們的使用需求。希望通過(guò)該文的探討，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)起重機(jī)的過(guò)程中，可以合理的運(yùn)用PLC控制技術(shù)，并且可以合理的對(duì)其耗能進(jìn)行分析。以便可以設(shè)計(jì)出科學(xué)、高效的起重機(jī)控制系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

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