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摘要：本文从PLC基本应用原理入手，结合以往的设计经验，充分利用PLC硬件结构简单，程序编写灵活，对设备控制稳定性好的优点，对以往的塔式起重机继电器控制系统进行改进及设计。同时通过深入地分析及研究，来谈谈怎样更好地将PLC控制的优势，应用在塔式起重机的控制系统中。以提高塔式起重机的安全性及稳定性。进一步提升塔式起重机的性能。
关键词：PLC；塔式起重机；控制系统；设计；
前言：
PLC是可编程控制器的英文缩写。结构上包括硬件和软件。硬件由寄存器、运算器、控制器等组成，集成于芯片当中。软件由系统程序及用户程序组成。系统程序固化在芯片里，不可更改。用户程序可以根据不同的设备控制要求进行灵活的更改，且不受更改次数的限制。PLC利用总线及输入、输出接口、存储单元等与设备外围传感器及电气执行机构有效性地连接及通讯。在一定程度上，简化了以往的继电器、接触器式的控制系统结构。PLC中的运算器为重要的信号集散基地。寄存器则为数据存储的仓库，用于存储用户程序及运算器运算的中间结果，PLC会根据用户程序的要求，从寄存器中取出需要的存储数据，进行运算，或者把运算的中间结果存回寄存器。这些数据综合起来，在PLC运行一个周期后，最终得到一系列的二进制的1或 0，通过输出端子，对外部电气设备进行控制。外部传感器，检测设备，会把得到的感应信号和反馈信号通过PLC输入端子输入PLC中，用样存入寄存器中，以便PLC的CPU单元读取和分析。在PLC输入输出端子内部，不存在以往的机械触点，而是由集成的开关电子管组成。这种结构大大地提高了控制系统的稳定性。用户程序的可更改性，提高了设备控制的灵活性。为了能对PLC进行全程监视、调试及编制，需要用到先进的触摸屏。也就是人机界面。英文缩写HMI.用户可通过该屏幕与设备进行交流，以实现便捷化、智能化地操控。在这里，有关触摸屏不作深入的详述。下面来谈谈怎样把PLC（以三菱FX2n为例）应用到塔式起重机的控制系统中，以实现对塔式起重机的高效性、全方位的系统控制。
1.塔机的结构及控制要求：塔式起重机简称塔机，具有回转半径大、提升高度高、操作简单、装卸容易等优点，是建筑工地普遍使用的一种起重机械。
塔机外型示意图见图３—６，由金属结构部分、机械传动部分、电气系统和安全保护装置组成。电气系统由电动机、控制系统、照明系统组成。通过操作控制开关完成重物升降、塔臂回转和小车行走操作。
图３—６ 塔式起重机外型示意图
１－机座；２－塔身；３－顶升机构；４－回转机构；
５－行走小车；６－塔臂；７－驾驶室；８－平衡臂；９－配重
塔机又分为轨道行走式、固定式、内爬式、附着式、平臂式、动臂式等，目前建筑施工和安装工程中使用较多的是上回转自升固定平臂式。下面以QTZ80型塔式起重机为例，对电气控制原理进行分析。
PLC应用到塔式起重机的控制系统中.一方面有效地提升了塔式起重机控制系统的操控性能，另一方面，为工程项目提供了极大的便利，确保项目能够高质量地完成。塔式起重机的控制要求概括为以下几点：（一）主回路部分（二）控制线路总起动部分（三）小车行走控制（四）塔臂回转控制起升控制
2.应用PLC进行控制原理分析
塔式起重机的变幅、回转、起升、电力运行等均涵盖于PLC的系统控制之中。控制系统通过各部位的变频器，控制电动机运转，以实现塔式起重机的机械运动。系统设计前，先依据工程项目的实际要求及各项标准，在保证该塔式起重机可快速、平稳地运行基础上，进行塔式起重机内部控制系统的设计。设计时，要有效地结合不同工况，充分考虑相应的制动方式，合理地选择是强制性的制动方式还是自由式的制动方式。此外，为确保塔式起重机尽可能地获得更大的起动转矩，对机械化的制动器要巧妙运用。如：设定好制动器的打开时间、设定好变频器的启动频率等，以充分利用PLC的控制性能，将塔式起重机的实际负载，有效地控制在标准范围之内，更好地实现对塔式起重机的控制。
3.设计控制系统
3.1 系统硬件配置
选用三菱PLC FX2N-64MR-001.端子分配如下表所示.电路中包含电机6台、变频器6台，冷却风机3台。
PLC I/O端子分配表
3.2 软件系统设计
如图2所示，PLC在塔式起重机控制中的软件架构分析。PLC的基本任务为：接受来自外部的开关信号（包含感应器或行程开关的动作信号，按钮的动作信号等），根据用户程序要求，实时地判定系统在每个时间段内的运行状况，及时输出信号，通过变频器对电机等执行器件进行控制，若出现故障，则停止程序运行，输出报警信号。从而确保塔式起重机稳定，智能化地运行。
3.3 plc程序梯型图
3.4 抗干扰性设计
塔式起重机，主要是在户外环境下运行，在实际运行使用中，不可避免地会受到周边电磁信号的干扰。故设计时还必须考虑塔式起重机控制系统的抗干扰性。特别是针对于雷区作业环境下，为了能够提升塔式起重机自身的防雷性，需在抗干扰性的方面加以考虑。确保PLC的输入导线，能够分布在该塔式起重机的塔身位置。在塔式起重机控制系统中，要有效地屏蔽PLC的数据电缆，并设计高压卸放性的元件装置，以确保PLC有效性地接地，从而保证塔式起重机总体金属性结构能安全地接地，从根本上提高塔式起重机自身的抗干扰性能力，充分发挥塔式起重机控制系统中的PLC控制功能，确保塔式起重机能够安全可靠地运行。
3.5过程通道的抗干扰性设计
对塔式起重机的控制，其导线的传输距离通常较长，因其导线之间处于复杂的交错状态之中，所以线路干扰的情况极易出现。同时，在PLC控制当中，其传输线上的信号，以脉冲波最多，在实际传输期间极易出现不顺畅的传输、较低的传输率、畸变或延时等情况。故在设计过程中，需运用光电耦合的隔离方法，通过该光电耦合装置，将主机与其它部分电路之间的连接合理切断。还可通过双绞线的传输方式，来实施抗波的处理，确保在长距离传输期间，塔式起重机控制系统具备较强的抗干扰能力，实现高效稳定性地控制，提高塔式起重机的操作可靠性.
结束语
综上所述，为了确保塔式起重机控制系统能够高效稳定地运行，设计最优秀的控制程序是前题。这就需要我们积极投身于实践探索之中，充分发挥PLC的优势，利用PLC对塔式起重机进行系统控制，进一步提升塔式起重机控制系统在实际运行中的作用，确保塔式起重机运行可靠，性能稳定。
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论文作者:黄坤根
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
标签：塔式起重机论文; 控制系统论文; 程序论文; 信号论文; 抗干扰论文; 系统论文; 端子论文; 《基层建设》2018年第24期论文;