基于PLC控制的龙门吊自动转向系统的设计与实现
摘要：基于PLC控制的龙门吊自动转向系统的实现能够解决龙门吊工作时通过限界狭窄的问题。文章分析PLC控制系统的工作原理，提出基于PLC控制的龙门吊自动转向系统的设计与实现的方案。
关键词：PLC控制；龙门吊自动转向系统；设计与实现
近些年来，我国的经济建设取得巨大进步，大型工业的发展越来越迅猛。随着龙门吊车在大型工业中的普遍应用，提高了我国大型工业的工作效率。笔者提出通过使用PLC控制的龙门吊不仅能够更好的提高工作效率，还能够使大型起吊工作的安全性进一步提高。
一、PLC简介以及工作原理
PLC的作用是通过存储在其内部的信息以及执行相关操作指令，本质上PLC是一种能够编制程序的存储器。比如执行逻辑运算、算术运算和顺序运算等。PLC普遍在控制大型机械或者生产过程时，通过模拟式或者数字式的输出和输入方式。本质上PLC属于工业控制计算机，PLC通过接口与工业过程进行连接，具体硬件结构如图-1所示。
图-1 PLC组成
PLC在工作中通过不断循环扫描来完成工作，PLC工作环节为对数据的输入采样、相关程序执行、通信操作、信息内部处理以及输出刷新处理。
二、控制系统的工作原理
龙门吊普遍用于起吊重量较大的货物，在诸多工业上都有广泛应用。但在实际工作中会遇到通过限界过小的问题，这使得龙门吊在工作过程中与其两侧的货架距离过小，影响工作效率并且存在潜在的安全隐患。因此，要确保龙门吊在工作中通行顺利，必须要对传统的系统做出升级。通过研发和设计PLC控制的自动转向系统，能够解决这一问题。PLC控制系统的工作原理如图-2所示。
图-2 PLC控制系统原理
龙门吊车底部的转向轮转轴用来控制其转向，在该处安装一个以智能磁敏感元件制作的角度传感器。角度传感器在任何工作环境下的分辨率都很高，因此很适合在恶劣的环境下工作，尤其像是水、汽、油以及粉尘的环境下，实用性非常高。并且角度传感器可通过模拟量以及PWM脉宽调制波等形式进行输出，角度传感器配接显示仪表后可以使其本身具有角度设定、报警、打印接口和计算机通讯接口等功能，因此最大程度上也加强了角度传感器的功能。在工作中，根据龙门吊通过限界计算最大转向角度，从而当测量轮子转动角度超过5°时，传感器产生电压信号并通过AD 模块输入PLC 控制器。再由过于狭窄发出程序指令，通过变频器控制螺旋升降机，推动转向轮转向[2]。位移传感器的作用是反馈螺旋升降机当前位置，PLC再依据反馈的值进而控制螺旋升降机到指定位置，让轮子转动一定角度。龙门吊车在其左右两边都有一对转向轮，当一边的转向轮开始转向时，对应的另外一边的转向轮也要同步转动，这样能够保持平稳行驶。
当系统的工作状态处于自动转向状态时，角度传感器检测到轮子的转角数据后，可以进行自动转向操作；当龙门吊车碰到弯道时，根据已测量到的转弯半径的转角值（5度），可通过PLC控制器来进行转向命令。龙门吊往左边转向时，角度传感器能够检测到转动的角度值，同时产生电信号，输入到PLC控制器中，最后再由PLC发出指示命令，控制螺旋升降机运动，使其转向轮向左边转向；如果转向角度小于5度时，此时需要系统主要检测来自哟耳边的角度传感器信号，控制两侧轮子让其能够在适当的角度内转动，如果转动角度过大，可能会撞到防撞墙。与此同时，不应该忽略左侧角度传感器的检测值，一般来说当距离处于警戒值范围内，不做反应。超出5度时，回转调整即可。
三、控制系统基本情况的分析
该系统采用PLC程序控制，程序的关键是要理清系统工作过程中实际需要的控制关系，以及控制器中的信号处理及程序指令[2]。该系统的功能模块主要包括PLC控制、信号控制、转向控制以及角度控制。转向信号由信号控制模块产生，在讲转向信号输入到PLC控制器；整个模块中的核心部分是PLC控制模块，其中包括信号的输入、输出指令、信号处理以及程序执行，控制这个系统的工作过程。位置控制的主要功能是反馈螺旋升降机的角度和位置；转向轮转向则由转动控制控制。自动转向系统功能框架如图-3所示。
图-3功能框架
四、控制系统的设计与实现
在基于PLC控制的系统中，首先控制信号模块中发出转向信号，输入PLC控制器，并由已经编号的程序进行处理，再根据位置控制中的反馈信号发出程序指令控制螺旋升降机推动底轮转向[1]。具体控制系统设计流程如图-4所示。
图-4 自动转向系统设计
由信号控制模块中的角度传感器测出转角值，当转角值大于某个参考值时，信号控制模块就会产生电信号，也就是转向信号，将转向信号输入PLC控制器。PLC作为整个控制系统的核心部分，电压输入到PLC中利用AD模块进行数据处理，并根据程序执指令[2]。将螺旋升降机的角度值和当前所处的位置等信息储存在位置控制中，在反馈到PLC控制器中，PLC能够根据反馈的位置以及转向信号发出控制指令，最后通过变频器来控制螺旋升降机的转向效果。
结束语
文章通过对PLC的工作原理、控制系统的工作原理、控制系统基本情况进行全面的讨论与分析，最后得出控制系统的设计与实现的方案。针对于目前龙门吊工作中遇到通过限界狭窄的问题，能够从根本上解决，不仅提高了工作效率还节省了经济，相信该系统能够在以后的工作中发挥巨大的价值。
参考文献：
[1]姜明国.基于龙门吊自动转向的PLC控制系统[J].科技传播,2010,(12).
[2]李舒方,丁中文.基于PLC控制的龙门吊自动转向系统的设计与实现[J].制造业自动化,2010, (4).
