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塔机安全监控系统的可编程控制器如何使用

来源:恺德尔起重机安全监控管理系统专家 发表日期: 2018-01-09 18:12:00

塔式起重机是臂架安置在垂直的塔身顶部的可 回转臂架型起重机塔式起重机又称塔机或塔吊, 是现代工程建设中一种主要的起重机械'目前大部分的塔机在工作室由于牵引小车牵引 幅度过大长达上百米以及起升高度太高,操控 人员很难通过目测的方式得到准确数据,一般都是 通过地面指挥人员利用对讲机协助操控人员反复移 动工件等得到大致位置,这就给操作者带来了很多 不便,大大降低了工作效率,亦有可能造成安全事 故此外,GB/T 5031-2008丨塔式起重机^国家标 准中第5.6.12.2条明确指出塔应安装有显示记录 装置,该装置应以图形和/或该装置应以图形和/ 或字符方式向司机显示塔机当前主要工作参数和额 定能力参数H主要工作参数又包括塔机的工作幅 度和起升高度,因此在原有塔机的基础上加装一套 数控显示的安全监控系统对上述参数进行测量就显示。


塔机安全监控系统的构成

塔机起吊货物的过程主要为起升变幅与回 转,其中起身变幅的工作原理为:由于电机的运 作,联轴器带&穿绕在卷筒上的钢丝绳运动,从而 实现物体在垂直水平方向中运动本人通过长期 对塔机的研究,k现几个特点:(1所有塔机的 起升变幅机构均配备有限位装置,绝大多数是采 用多I力能转角限位器,该限位器与卷的连接方式 均为大小齿轮啮合的形式;G起升\变幅电机 的转速普遍在60m/<11 in以下 '结合上述特点,分析加装塔机安全监控系统的 可行性:我们可以利用齿轮啮合的特点,在多功能 转角限位器处加装一套设备,即旋转编码器和可编 程控制器(PL0 通过旋转编码器输出的角位移信号进行辨向和计数,再使用PLC对辨向信号和 计数信号进行处理,得到牵引机构在垂直方向以及 水平方向运动的位移值并在触摸屏上显示,从而实现精确定位整个安全监控系统的构成。



目前大多PLC都具有高速计数器功能,不需 增加特殊功能单元就可以处理频率高达几十或上百 KHz的脉冲信号而塔机对垂直方向水平方向精 度和响应速度要求不是很高,因此可&通过对塔机 垂直方向水平方向运动信号通过齿轮啮合进行采 样、合理地选用编码器,让脉冲频率既能在PLC 处理的范围内又可以满足测量的精度要求在测量 时,让PLC对所接收的脉冲数与设定数值进行比 较,根据比较结果驱动相应的输出点对牵引小车变 频器进行输出频率的控制,实现接近设定值时电机 输出频率降低,从而减小系统惯性,达到精确定位 的目的通过对2个编码器的信号高 速计数处理得到相应的距离在触摸屏上显示,也可 以通过触摸屏设置数据控制执行机构停留在期望位 置


塔机安全监控系统编码器的选取与安装


旋转编码器是一种光电式旋转测量装置,它能 将被测的角位移直接转换成数字信号高速脉冲信 号&]因此可将旋转编码器的输出脉冲信号直接 输入给PLC,利用PLC的高速计数器对其脉冲信 号进行计数,以获得测量结果编码器的选取要符 合两个方面,一是PLC接收的最高脉冲频率,二 是测量的精度0〇毫米我们选用的是编码器分 辨率是100P/R海转每相输出100个脉吨的 以测量水平方向位移为例,电机最高转速是1500 $专/分(25转/秒卷扬机卷筒直径为400毫米, 卷扬机卷筒大齿轮数为40,检测用的减速小齿轮 数10,齿轮减速比为4验证如下:同时由上面的数据知道系统每发一个脉冲行走 了 3.14mm 由于系统脉冲最高频率远远低于PLC 采用的最高频率,因此满足了第一个条件;我们的 行走距离精度要求是10mm,可知理论精度完全满 足此要求在旋转编码器属于精密元件,塔机工作环境极 为恶劣,在使用中遇到的重要问题是如何抗干扰 具体措施有:


在编码器外部再加装一个防护壳,以加强 对其进行保护,在安装使用时不要剧烈震动和敲打,安装 于检测齿轮上的编码器要求其安装与传动轴误差不 大于0.2mm。信号传输时用屏蔽电缆,屏蔽线接地与编码器的电源端连接编码器的COM端与 PLC输入COM端连接,A B两相脉冲输出线直接 与PLC的输入端连接如'图3所示(以垂直向为例)



PLC控制系统编程

本文以三菱FX2N系列PLC与精工SEIKO型 旋转编码器为例,介绍编码器与PLC的硬件接线 方式以及编程e旋转编码器有4条引线,其中2条是脉冲输出 线,1条是COM端线,1条是电源线编码器的电 源可以是外接电源,也可直接使用PLC的DC24V本软件设计重点主要在于数据采集及计算上; 本设计中采用了两个高速计数器C251和C253来 简化设计其中C251通过计算前进后退的脉冲 数,再进行换算后用于显示牵引机构水平方向的当 前位置;C253通过计算上升和下降的脉冲数,再 进行换算后用于显示牵引机构垂直方向的当前位 置;以垂直移动为例简述定位过程,在触摸屏上设 置好需要定位的位置后,通过计算把需要的脉冲数 送到一个D寄存器,根据机构上升还是下降C253 进行加减计数,时刻比较D寄存器与C253中的 值,根据比较结果驱动相应的输出点对变频器进行 输出频率的控制,实现接近设定值时进给速度变 慢,从而达到精确定位图4是垂直方向距离显示的部分程序根据上面计算得知,编码器发出一个脉冲相当 于走了 0.00314米也就是一个脉冲当量的距离为 0.00314米0204), C253表示的当前的脉冲数,用 脉冲当量乘以脉冲数即可得到当前的距离0210), 单位为米X7为初始位置触发点,当X7有效时, 把当前的距离通过换算成D207(初始位置)后输入 C251即可初始位置复位。



塔机作为现代工业与民用建筑的主要施工机械 之一,在现代化建筑施工过程中的应用越来越广 作用越来越大,扮演的角色越来越重要,因此塔机 的安全操作和使用是建筑业界十分关注的问题采 用旋转编码器和PLC构成的安全监控系统对于塔 机的安全使用具有重大意义通过实际使用的效 果,得出特点:安装简便使用寿命长可靠性 高控制精度高、使用简彳i快捷、成本k '该应用能大'大提高塔机的工#效率和安全系 数,使塔机的使用与监控趋于智能化,彻底告别以 往靠人工估算的历史