0 引言

　　隨著我國工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，龍門吊車在工業(yè)制造中的應(yīng)用越來越廣泛。采用PLC控制的龍門吊能夠使生產(chǎn)過程中的可控性和安全性大大提高。本文設(shè)計的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由PLC按照設(shè)定的程序?qū)Σ杉降男盘栠M(jìn)行集中控制與處理，同時實現(xiàn)了操作管理、設(shè)備管理和安全管理的有機統(tǒng)一，優(yōu)化了控制方法，提高了工作效率。

1 PLC及控制系統(tǒng)的工作原理

　　1.1 PLC工作原理

　　PLC是可編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算和算術(shù)運算等操作指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。它實質(zhì)上是一種工業(yè)控制計算機，只不過與計算機相比，具有更強的與工業(yè)過程相連接的接口，從硬件結(jié)構(gòu)看，如圖1所示。

　　PLC的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描方式，其工作過程分為輸人處理、內(nèi)部處理、通信操作、程序執(zhí)行和輸出處理。

　　1.2 控制系統(tǒng)的工作原理

　　龍門吊主要用來吊裝各種貨物。某些工礦在吊裝過程中龍門吊通過限界過小，它與兩側(cè)的貨架距離只有100mm,為了保證龍門吊能夠順利通過貨架，使龍門吊行進(jìn)方向保持一致，設(shè)計研發(fā)了PLC控制的自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)工作原理如圖2所示。

　　圖中龍門吊車底部的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)軸處均安裝一個角度傳感器，它采用智能磁敏感元件，將機械轉(zhuǎn)動或角位移轉(zhuǎn)化為電信號輸出。角度傳感器具有分辨率高，溫度穩(wěn)定性好的優(yōu)點，可適用于水、油、汽、粉塵等惡劣環(huán)境，它提供多種輸出形式，如模擬量、PWM脈寬調(diào)制波等，還可配接顯示儀表，角度顯示儀表具有選帶報警、角度設(shè)定、計算機通訊接口和打印接口功能。根據(jù)龍門吊通過限界計算最大轉(zhuǎn)向角度，從而當(dāng)測量輪子轉(zhuǎn)動角度超過50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。位移傳感器是用來反饋螺旋升降機的當(dāng)前位置，PLC可通過反饋回來的值控制螺旋升降機運動到指定的位置，使輪子轉(zhuǎn)動一定的角度。由于龍門吊車左右各有一對轉(zhuǎn)向輪，所以當(dāng)一邊轉(zhuǎn)向輪開始轉(zhuǎn)向時，為使吊車平穩(wěn)行駛，需要控制兩邊轉(zhuǎn)向輪同步轉(zhuǎn)動。

　　如果系統(tǒng)處于自動轉(zhuǎn)向狀態(tài)，可通過角度傳感器檢測到輪子的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)進(jìn)行自動轉(zhuǎn)向操作。當(dāng)龍門吊遇到彎道時，根據(jù)已經(jīng)測量得轉(zhuǎn)彎半徑的轉(zhuǎn)角值(50)，通過PLC控制器進(jìn)行轉(zhuǎn)向。龍門吊四組轉(zhuǎn)向輪有四個角度傳感器，當(dāng)龍門吊向左轉(zhuǎn)向時，角度傳感器測得左轉(zhuǎn)角度值，并產(chǎn)生電信號，輸入PLC控制器中。再由PLC發(fā)出指令，控制螺旋升降機運動，使轉(zhuǎn)向輪向左側(cè)轉(zhuǎn)向。當(dāng)轉(zhuǎn)向角度值為小于50系統(tǒng)主要檢測來自右側(cè)的角度傳感器信號，每次使兩側(cè)輪子轉(zhuǎn)動一個適當(dāng)?shù)慕嵌龋悦廪D(zhuǎn)角過大，撞到防撞墻。左側(cè)角度傳感器的檢測值也需要獲取，但只要距離沒有低于警戒俏，即可不做出反應(yīng)。超過轉(zhuǎn)向角度值50時，進(jìn)行回轉(zhuǎn)調(diào)整。

2 控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

　　2.1 控制系統(tǒng)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。其系統(tǒng)功能模塊分為信號控制、PLC控制、角度控制和轉(zhuǎn)向控制。信號控制模塊產(chǎn)生轉(zhuǎn)向1Cl號，輸人PLC控制器;PLC控制模塊是系統(tǒng)的核心，控制著整個系統(tǒng)的工作過程，包括信號輸入、信號處理、程序執(zhí)行和輸出指令位置控制主要反饋螺旋升降機的位置和角度;轉(zhuǎn)動控制控制著轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向;如圖3所示。

　　2.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計流程及實現(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，并山已編好的程序進(jìn)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。其控制系統(tǒng)設(shè)計流程如圖4所示。

　　圖中信號控制模塊中主要由角度傳感器測得轉(zhuǎn)角值，當(dāng)大于某個值時，由此產(chǎn)生電信號，可作為轉(zhuǎn)向信號，輸入PLC控制器。PLC是控制系統(tǒng)的核心，電任輸入到PLC中利用AD模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并根據(jù)程序執(zhí)行指令。位置控制中存儲螺旋升降機的角度值及當(dāng)前所在的位置，并反饋到PLC控制器中，PLC根據(jù)轉(zhuǎn)向信號和反饋的位置發(fā)出控制指令，通過變頻器控制螺旋升降機，從而達(dá)到自動轉(zhuǎn)向的效果。

3 結(jié)論
   
　　控制的龍門吊自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，自動化性能強，能夠快速靈活的控制龍門吊車底部轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動方向與角度，從而大大提高了龍門吊的工作效率。龍門吊行走偏差在可控范圍之內(nèi)，操作方便，安全可靠性高，更避免了經(jīng)濟的損失。