【获奖报告】龙诚LC200系列 PLC在塔式起重机控制系统中的试用报告——姜彦青

　　摘要：塔式起重机电控系统是针对起升、回转、变幅三大机构的调速控制。传统的由继电器逻辑实现的控制，存在可靠性差、操作复杂、故障率高、效率低等缺点。本文针对龙诚PLC在塔机起升控制中采集四档操作主令信号，进行绕线电机的串电阻调速；回转控制中采集四档操作主令进行回转双电机的变频调速。变幅控制中采集两档操作主令进行变极调速。该系统使用方便，简化线路，极大提高了系统稳定性与可靠性。

　　关键词：可编程序控制器 电机调速 简化控制线路 智能控制

　　一、应用简述：包含该应用的领域，其产生的相关背景和当前的市场动态

　　1.塔式起重机的控制现状

　　塔式起重机在我国的建筑施工领域起着重要的作用，很大一部分塔式起重机仍使用继电器硬接线电气控制系统，继电器硬接线控制虽然成本低，但继电器在动作时带有冲击，加上起重机是一种频繁起停的机械设备，使得这种控制系统寿命一般较短，维护投入大，还无法进行数据运算。随着高层建筑的发展，各项建设的突飞猛进，国内外市场对塔式起重机提出了更高的控制要求。宽调速范围，速度切换平稳，安全装置齐全，动作灵敏可靠，自动化程序高，防止误操作与野蛮操作装置，进一步杜绝安全事故的发生。

　　传统的继电器逻辑控制系统还有一些缺点：第一、每天需要进行大量的装卸操作，切换频繁，在电流较大的状态下，易烧毁触头；第二、可靠性差，操作复杂，故障率高、电能浪费大、效率低。第三、为适应起重机的工况，起重机操作人员经常性的反复操作，电器元件始终处于大电流工作状态，降低了电器元件和电动机的使用寿命。第四、起重机工作的协调性主要靠操作人员的熟练程度。在起重机工作时操作人员劳动强度比较大，容易疲劳，易产生误操作。

　　要从根本上解决这些问题，只有彻底改变传统的控制方式。近年来，随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展，电气传动和自动控制领域也日新月异。其中，随着可编程控制器引入交流电气传动系统，使电气传动系统性能发生了质的变化。使塔式起重机具备了智能化控制、集中控制、故障诊断、变频调速等。简化控制线路，提高控制系统的可靠性与稳定性。在PLC控制的起重机在工作时随时可以根据现场的情况去设置速度、加档的时间和减速时间；提高了工作效率，定位更准确；节能效果明显，节电率可达35﹪；对齿轮、电动机无冲击，故障率低，易于维护，大大减少了维护作用；提高了行车的可靠性和安全性，延长了起重机的使用寿命。目前100TM以上的塔式起重机，基本控制架构是：操作联运台+PLC+变频器。实现了时实监控、集中控制、故障诊断、数据记录等功能。

　　2.公司介绍，包括公司的主要特色，主力产品以及发展概况。

　　XX集团现辖建设机械有限公司、起重机械有限公司、交通机械有限公司、建材机械有限公司、XXXXX公司、专用汽车公司、升降机公司等26个法人子公司，在北京、上海建立全资生产企业，拥有省级技术中心，构筑起以建设工程机械为主导，葡萄酒业、粮油加工、酒店服务、交通运输、建筑安装、典当投资、对外贸易为辅助，多业并举的总体框架。集团占地面积180万平方米，建筑面积100万平方米，总资产25亿元。

　　集团产品有JZC、JS系列混凝土搅拌机、PLD系列混凝土配料机、HBT系列混凝土泵、HZS系列混凝土搅拌站、TC系列塔式起重机、ＳC系列施工升降机、WBZ系列稳定土拌和站、JZL系列电动履带桩机、FY系列混凝土搅拌输送车等三十大系列、一百八十多个品种。集团在全国设有销售机构120个，经销网点260个，产品遍布全国，并远销100多个国家和地区，产品在京广高速铁路、武广客运专线、青荣城际铁路、苏通大桥、平潭大桥、海阳核电等重点建设工程施工中大显身手，产品连年被中国质协评为“用户满意产品”；“XX”商标被评为“山东省著名商标”、“中国驰名商标”。

　　集团先后获得“全国建设机械行业优秀质量管理企业”、“全国建设机械行业质量效益型先进企业”、“全国建设机械行业用户满意单位”、“中国机械行业100强企业”、“中国工程机械行业50强企业”、“全国民营企业500强”、“全国重合同守信用企业”、“山东省高新技术企业”、“山东省文明诚信百佳企业”、“山东最佳企业公民”、“烟台市纳税百强企业”等称号，通过质量、环境、安全三体系整合认证，荣获“山东省质量管理奖”。

　　二、应用说明

　　1.应用功能描述

　　本系统是将60TM塔式起重机控制系统由继电器控制改为PLC控制，提升、回转、变幅三大机构独立工作。提升机构是双速绕线电机串电阻调速，回转是双电机变频调速，变幅是双极电机的变极调速。在本系统中，PLC程序设计的主要任务是接受外部开关信号（按钮、联动台、安全限位）的输入，判定当前的系统状态，输出信号控制接触器等器件，以完成相应的控制任务。控制系统的总框图如下：
　　
　　

　　2.工艺流程说明：根据塔式起重机控制电路的工作原理，绘制软件流程图如下：　　
　　
　　3.系统需要分析：PLC程序设计的主要任务是接受外部开关信号（按钮、联动台、安全限位）的输入，判定当前的工作状态，输出信号控制接触器与变频器，以完成相应的控制。此程序的难点在于塔机回转控制的应用，回转机械属于高惯量，变频调速时要解决大范围移动时的快速启停，又要解决就位时的准确定位，及点动时的响应速度。通过龙诚LC200系列PLC的程序控制，解决了回转直流制动时间与涡流工作时序，有效的解决了上述难题。龙诚PLC的KEEP指令，在时序控制中非常实用，尤其是个按钮控制设备启与停，比三菱PLC的SET、RESET指令方便。

　　三、系统硬件设计

　　1.电气控制原理图
　　
　　2.PLC I/O分配表
　　3.龙诚LC200系列 PLC控制程序
　　4.应用设备图片展示


　　

　

　　四、应用体会

　　本文设计的塔式起重机PLC控制系统已成功应用于方圆集团TC5510塔机，系统经过10个月的连续运行，从未发生一次故障，与传统的塔式起重机控制系统相比较，具有以下优点：

　　1. 简化线路，操作方便。

　　2. 具有良好的动态调整性能;

　　3. 提高了系统的稳定性、可靠性;

　　4．龙诚PLC在应用中优点有以下几点，一是PLC上电响应时间短，上电瞬间PLC就处于RUN状态。二是应用指令，如KEEP指令，使用方便。常开常闭触点，相互切换方便。三是延续了亚州编程风格，为编程者熟悉。

　　经实践证实：本系统的设计是行之有效的，具有良好的应用价值.

　　本文创新点：对传统的继电-接触器控制的塔式起重机进行改造，设计了一套基于PLC的塔式起重机控制系统，已投进使用.实践证实：该系统使用方便，具有良好的动态调整性能,极大进步了系统的稳定性、可靠性.