龍門吊電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

李華

摘要：龍門吊一般采用PLC遠程控制，分別設(shè)置遠程分站，分別為剛退遠程、柔腿遠程、司機室遠程、小車遠程，并且配備相應(yīng)的電控裝置，而采用集中控制，龍門吊控制系統(tǒng)采用PLC集中控制，可節(jié)省調(diào)試時間，降低調(diào)試難度，提高了勞動生產(chǎn)率，減少了剛腿遠程柜，柔腿遠程柜，司機室遠程柜，大大降低了電控的成本。

關(guān)鍵詞：龍門吊、電氣控制系統(tǒng)、集中控制

前言

PLC控制技術(shù)在造船門吊上的應(yīng)用也越來越多。因此，我們有必要研究龍門吊的PLC控制系統(tǒng)，以滿足用戶對龍門吊的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化的要求。龍門吊可用于船廠船體制作場所（船塢、船臺等）。具有起升、行走、抬吊、合攏和空中翻身等多種作業(yè)功能。龍門吊由小車主起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)、大車剛性腿機構(gòu)、大車柔性腿機構(gòu)、電氣室、司機室、電梯組成。起重機的控制系統(tǒng)經(jīng)歷了由傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制系統(tǒng)到PLC系統(tǒng)發(fā)展過程，隨著PLC控制技術(shù)的發(fā)展，以及PLC系統(tǒng)部件價格的降低，在港口起重運輸機械、造船龍門吊和大型冶金起重機械等設(shè)備已基本采用PLC控制。

PLC控制大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計以及建造的周期大為縮短，同時維護變得容易起來。

1.潤邦海洋ME160（2X50t+2X50t+2X10t）-45m造船龍門吊采用PLC集中控制實例（如下圖）

龍門吊小車起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)、大車剛性腿機構(gòu)、大車柔性腿機構(gòu)等，在上述四個機構(gòu)中所有遠程控制采用集中控制，共用一只中央處理器（CPU），通過網(wǎng)絡(luò)連接可以節(jié)省大量現(xiàn)場布線;PLC系統(tǒng)通過通訊方式控制變頻器，PLC系統(tǒng)實現(xiàn)了對變頻器的最全面的控制，同時PLC系統(tǒng)也實現(xiàn)了最大限度的讀取變頻器的內(nèi)部狀態(tài)。在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上配置觸摸屏，可以實現(xiàn)對整機工作狀態(tài)監(jiān)控和故障查詢。在設(shè)備出現(xiàn)復(fù)雜故障時可以迅速得到國貨商的解決方案。大大提供檢修的效率。變頻器和PLC已經(jīng)在大門吊系統(tǒng)中使用，使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以簡潔有效地將PLC控制系統(tǒng)與變頻器結(jié)合在一起，充分發(fā)揮出變頻器的優(yōu)勢。

2.PLC集中控制的特點

（1）可靠性

可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性?？梢跃幊炭刂破鞯目煽啃愿?，表現(xiàn)在下列幾個方面：

①PLC集中控制，接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短，因此可靠性得到提高。

②集中控制采用一系列可靠性設(shè)計方法進行設(shè)計，例如：掉電保護，故障診斷，報警和運行信息顯示和信息保護以及恢復(fù)等，提高了平均無故障實際，平均故障恢復(fù)時間，使可靠性得到提高。

③可編程控制器的硬件設(shè)計方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的工業(yè)級元件，采用先進的電子加工工藝（SMT）制造，對干擾采用屏蔽、隔離和濾波等;存儲器內(nèi)容的保護，采用自診斷措施，便于維修的設(shè)計等。一份用戶選用PLC原因的調(diào)查報告指出：在各種選用PLC的原因中，首選原因是可靠性高的，占93%，其次，才是性能和維修方面的原因。

（2）易操作性

PLC集中控制的易操作性表現(xiàn)在下列兩個方面：

①編程方面：PLC有多種程序設(shè)計語言可以使用，對現(xiàn)場電氣人員來說，由與梯形圖與電氣原理圖相似，因此，很容易理解和掌握。采用語句表語言編程時，由于編程語句是功能的縮寫，便于記憶，并且與梯形圖一一對應(yīng)的關(guān)系，所以有利于編程人員的編程操作。功能圖表語言以過程流程進展為主線，便于設(shè)計人員與工藝專業(yè)人員設(shè)計思想的溝通。功能模塊圖和狗狗化文本語言編程方法的應(yīng)用尚未普及，但由于它們具有功能清晰，易于理解等優(yōu)點。

②維修方便：PLC所具有的自診斷功能功能對維修人員的技術(shù)要求較低，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以根據(jù)有關(guān)故障代碼的顯示和故障信號燈的提示等信息，或通過編程器和刪I屏幕的設(shè)定，直接找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復(fù)節(jié)省了時間，降低了平均修復(fù)時間（MTTR）

（3）靈活性

PLC的靈活性主要表現(xiàn)在以下3方面：

①程序的靈活性：PLC采用標(biāo)準(zhǔn)編程語言有梯形圖、指令表、功能表、功能模塊圖和結(jié)構(gòu)化文本編程語言等。使用者只需掌握其中一種編程語言就可進行編程，編程方法的多樣性使編程更加方便。由于PLC內(nèi)部采用軟連接，因此，在生產(chǎn)工藝流程更改或者生產(chǎn)設(shè)備更換后，許多情況下可不必改變PLC的硬設(shè)備，而是通過程序的編制與更改就能適應(yīng)生產(chǎn)的需要。這種編程的靈活性是繼電器順序控制系統(tǒng)和數(shù)字電路控制系統(tǒng)所不能比擬的。

②擴展的靈活性：PLC的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可以根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不斷擴展，即進行容量的擴展、功能的擴展、應(yīng)用和控制范圍的擴展。它不僅可以通過增加輸入輸出模塊來增加點數(shù)，通過擴展單元擴大容量和功能，也可以通過多臺PLC的通訊來擴大容量和功能，甚至可以與其它的控制系統(tǒng)如DCS或其它上位機的通信來擴展其功能，并與外部的設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換。這種擴展的靈活性大大方便了用戶。

③操作的靈活性：操作的靈活性指設(shè)計工作量、編程工作量、和安裝施工的工作量的減少。操作變得十分方便和靈活，監(jiān)視和控制變得容易。在繼電器順序控制系統(tǒng)中所需的一些操作得到簡化，不同生產(chǎn)過程可采用相同的控制臺和控制屏等。

3.電氣控制系統(tǒng)采用PLC集中控制帶來的好處

PLC集中控制帶來的好處總的來說：

①龍門吊控制系統(tǒng)采用PLC集中控制，可節(jié)省調(diào)試時間，降低調(diào)試難度，提高了勞動生產(chǎn)率。

②龍門吊控制系統(tǒng)采用PLC集中控制，只需電氣房PLC柜，減少了剛腿遠程柜、柔腿遠程柜、司機室遠程柜、大大降低了電控的成本，平均每臺起重機節(jié)約成本近萬元成本。

③龍門吊控制系統(tǒng)采用PLC集中控制，降低了異常點，方便日后的保養(yǎng)維修方便。

④龍門吊控制系統(tǒng)采用PLC集中控制，剛腿變頻器與PLC通訊距離縮短，柔腿變頻器與PLC通訊距離縮短，降低了通訊的異常點。

⑤普通龍門吊控制系統(tǒng)采用PLC集中控制，迄今為止，公司已經(jīng)設(shè)計安裝了4臺PLC集中控制龍門吊。