|
基于PLC控制的龍門吊自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
泰州技師學(xué)院 蔡培淳 2015/12/9 18:59:57
摘要：基于PLC控制的龍門吊自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實現(xiàn)能夠解決龍門吊工作時通過限界狹窄的問題。文章分析PLC控制系統(tǒng)的工作原理，提出基于PLC控制的龍門吊自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)的方案。
關(guān)鍵詞：PLC控制；龍門吊自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；設(shè)計與實現(xiàn)
近些年來，我國的經(jīng)濟建設(shè)取得巨大進步，大型工業(yè)的發(fā)展越來越迅猛。隨著龍門吊車在大型工業(yè)中的普遍應(yīng)用，提高了我國大型工業(yè)的工作效率。筆者提出通過使用PLC控制的龍門吊不僅能夠更好的提高工作效率，還能夠使大型起吊工作的安全性進一步提高。
一、PLC簡介以及工作原理
PLC的作用是通過存儲在其內(nèi)部的信息以及執(zhí)行相關(guān)操作指令，本質(zhì)上PLC是一種能夠編制程序的存儲器。比如執(zhí)行邏輯運算、算術(shù)運算和順序運算等。PLC普遍在控制大型機械或者生產(chǎn)過程時，通過模擬式或者數(shù)字式的輸出和輸入方式。本質(zhì)上PLC屬于工業(yè)控制計算機，PLC通過接口與工業(yè)過程進行連接，具體硬件結(jié)構(gòu)如圖-1所示。
圖-1 PLC組成
PLC在工作中通過不斷循環(huán)掃描來完成工作，PLC工作環(huán)節(jié)為對數(shù)據(jù)的輸入采樣、相關(guān)程序執(zhí)行、通信操作、信息內(nèi)部處理以及輸出刷新處理。
二、控制系統(tǒng)的工作原理
龍門吊普遍用于起吊重量較大的貨物，在諸多工業(yè)上都有廣泛應(yīng)用。但在實際工作中會遇到通過限界過小的問題，這使得龍門吊在工作過程中與其兩側(cè)的貨架距離過小，影響工作效率并且存在潛在的安全隱患。因此，要確保龍門吊在工作中通行順利，必須要對傳統(tǒng)的系統(tǒng)做出升級。通過研發(fā)和設(shè)計PLC控制的自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能夠解決這一問題。PLC控制系統(tǒng)的工作原理如圖-2所示。
圖-2 PLC控制系統(tǒng)原理
龍門吊車底部的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)軸用來控制其轉(zhuǎn)向，在該處安裝一個以智能磁敏感元件制作的角度傳感器。角度傳感器在任何工作環(huán)境下的分辨率都很高，因此很適合在惡劣的環(huán)境下工作，尤其像是水、汽、油以及粉塵的環(huán)境下，實用性非常高。并且角度傳感器可通過模擬量以及PWM脈寬調(diào)制波等形式進行輸出，角度傳感器配接顯示儀表后可以使其本身具有角度設(shè)定、報警、打印接口和計算機通訊接口等功能，因此最大程度上也加強了角度傳感器的功能。在工作中，根據(jù)龍門吊通過限界計算最大轉(zhuǎn)向角度，從而當測量輪子轉(zhuǎn)動角度超過5°時，傳感器產(chǎn)生電壓信號并通過AD 模塊輸入PLC 控制器。再由過于狹窄發(fā)出程序指令，通過變頻器控制螺旋升降機，推動轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向[2]。位移傳感器的作用是反饋螺旋升降機當前位置，PLC再依據(jù)反饋的值進而控制螺旋升降機到指定位置，讓輪子轉(zhuǎn)動一定角度。龍門吊車在其左右兩邊都有一對轉(zhuǎn)向輪，當一邊的轉(zhuǎn)向輪開始轉(zhuǎn)向時，對應(yīng)的另外一邊的轉(zhuǎn)向輪也要同步轉(zhuǎn)動，這樣能夠保持平穩(wěn)行駛。
當系統(tǒng)的工作狀態(tài)處于自動轉(zhuǎn)向狀態(tài)時，角度傳感器檢測到輪子的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)后，可以進行自動轉(zhuǎn)向操作；當龍門吊車碰到彎道時，根據(jù)已測量到的轉(zhuǎn)彎半徑的轉(zhuǎn)角值（5度），可通過PLC控制器來進行轉(zhuǎn)向命令。龍門吊往左邊轉(zhuǎn)向時，角度傳感器能夠檢測到轉(zhuǎn)動的角度值，同時產(chǎn)生電信號，輸入到PLC控制器中，最后再由PLC發(fā)出指示命令，控制螺旋升降機運動，使其轉(zhuǎn)向輪向左邊轉(zhuǎn)向；如果轉(zhuǎn)向角度小于5度時，此時需要系統(tǒng)主要檢測來自喲耳邊的角度傳感器信號，控制兩側(cè)輪子讓其能夠在適當?shù)慕嵌葍?nèi)轉(zhuǎn)動，如果轉(zhuǎn)動角度過大，可能會撞到防撞墻。與此同時，不應(yīng)該忽略左側(cè)角度傳感器的檢測值，一般來說當距離處于警戒值范圍內(nèi)，不做反應(yīng)。超出5度時，回轉(zhuǎn)調(diào)整即可。
三、控制系統(tǒng)基本情況的分析
該系統(tǒng)采用PLC程序控制，程序的關(guān)鍵是要理清系統(tǒng)工作過程中實際需要的控制關(guān)系，以及控制器中的信號處理及程序指令[2]。該系統(tǒng)的功能模塊主要包括PLC控制、信號控制、轉(zhuǎn)向控制以及角度控制。轉(zhuǎn)向信號由信號控制模塊產(chǎn)生，在講轉(zhuǎn)向信號輸入到PLC控制器；整個模塊中的核心部分是PLC控制模塊，其中包括信號的輸入、輸出指令、信號處理以及程序執(zhí)行，控制這個系統(tǒng)的工作過程。位置控制的主要功能是反饋螺旋升降機的角度和位置；轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向則由轉(zhuǎn)動控制控制。自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功能框架如圖-3所示。
圖-3功能框架
四、控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
在基于PLC控制的系統(tǒng)中，首先控制信號模塊中發(fā)出轉(zhuǎn)向信號，輸入PLC控制器，并由已經(jīng)編號的程序進行處理，再根據(jù)位置控制中的反饋信號發(fā)出程序指令控制螺旋升降機推動底輪轉(zhuǎn)向[1]。具體控制系統(tǒng)設(shè)計流程如圖-4所示。
圖-4 自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計
由信號控制模塊中的角度傳感器測出轉(zhuǎn)角值，當轉(zhuǎn)角值大于某個參考值時，信號控制模塊就會產(chǎn)生電信號，也就是轉(zhuǎn)向信號，將轉(zhuǎn)向信號輸入PLC控制器。PLC作為整個控制系統(tǒng)的核心部分，電壓（未完，下一頁）
|