ｌ 訇 似 基于ＰＬＣ控制的龙门吊自动转向系统的设计与实现 Ｔｈｅ ｄｒａｇｏｎ ｇａｎｔｒｙ ｃｒａｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ＰＬＣ ｉｓ ｔｕｒｎｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ 李舒方。丁中文 ＬＩ Ｓｈｕ－ｆａｎｇ，ＤＩＮＧ Ｚｈｏｎｇ－ｗｅｎ （廊坊师范学院，廊坊０６５０００） 摘要：针对龙门吊抓取货物时通过限界过于狭窄的缺点，本文提出了基于ＰＬＣ控制的自动转向系统 实现方案，保证了龙门吊转向控制的安全性和可靠性，并增强了控制系统的灵活性。 关键词：龙门吊：ＰＬＣ；角度传感器：位移传感器 中图分类号：ＴＰ２１ ２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１ ００９—０１ ３４（２０１ ０）０４—００６３—０２ ０引言 ＰＬＣ的工作方式是一个不断循环的顺序扫描方 式，其工作过程分为输入处理、内部处理、通信操作、 随着我国工业技术的迅猛发展，龙门吊车在工 程序执行和输出处理。 业制造中的应用越来越广泛。采用ＰＬＣ控制的龙门 吊能够使生产过程中的可控性和安全性大大提高。 １．２控制系统的工作原理 本文设计的转向系统是由ＰＬＣ按照设定的程序对采 龙门吊主要用来吊装各种货物。某些工矿在吊 集到的信号进行集中控制与处理，同时实现了操作 装过程中龙门吊通过限界过小，它与两侧的货架距 管理、设备管理和安全管理的有机统一，优化了控 离只有ｌＯＯｍｍ，为了保证龙门吊能够顺利通过货 制方法，提高了工作效率。 架，使龙门吊行进方向保持一致，设计研发了ＰＬＣ １ ＰＬＣ及控制系统的工作原理 控制的自动转向系统，其控制系统工作原理如图２ 所示。 １．１ ＰＬＣ工作原理 电压信号 ＰＬＣ是可编制程序的存储器，用来在其内部存 储执行逻辑运算、顺序运算和算术运算等操作指令， 并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种 类型的机械或生产过程。它实质上是一种工业控制 计算机，只不过与计算机相比，具有更强的与工业 过程相连接的接口，从硬件结构看，如图１所示。 图２控制系统工作原理 图中龙门吊车底部的转向轮转轴处均安装一个 角度传感器，它采用智能磁敏感元件，将机械转动 或角位移转化为电信号输出。角度传感器具有分辨 图１ ＰＬＣ组成 率高，温度稳定性好的优点，可适用于水、油、汽、 收稿日期：２００９．１２．１１ 作者简介：李舒方（１９８０－），男，廊坊大城人，研究方向为计算机控制及网络信息安全。 第３２卷第４期２０１０－４ １６３１ 务 ｌＩ５ 似 粉尘等恶劣环境，它提供多种输出形式，如模拟量、 ＰＷＭ脉宽调制波等，还可配接显示仪表，角度显示 仪表具有选带报警、角度设定、计算机通讯接口和 打印接口功能。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。位移传感器是用来反馈螺 旋升降机的当前位置，ＰＬＣ可通过反馈回来的值控 制螺旋升降机运动到指定的位置，使轮子转动一定 的角度。由于龙门吊车左右各有一对转向轮，所以 当一边转向轮开始转向时，为使吊车平稳行驶，需 要控制两边转向轮同步转动。 如果系统处于自动转向状态，可通过角度传感 器检测到轮子的转角数据进行自动转向操作。当龙 门吊遇到弯道时，根据已经测量得转弯半径的转角 值（５。），通过ＰＬＣ控制器进行转向。龙门吊四组转 向轮有四个角度传感器，当龙门吊向左转向时，角 度传感器测得左转角度值，并产生电信号，输入ＰＬＣ 控制器中。再由ＰＬＣ发出指令，控制螺旋升降机运 动，使转向轮向左侧转向。当转向角度值为小于５。 系统主要检测来自右侧的角度传感器信号，每次使 两侧轮子转动一个适当的角度，以免转角过大，撞 到防撞墙。左侧角度传感器的检测值也需要获取， 但只要距离没有低于警戒值，即可不做出反应。超 过转向角度值５。时，进行回转调整。 ２控制系统的设计与实现 ２．１控制系统的分析 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。其系统功能模块分为 信号控制、ＰＬＣ控制、角度控制和转向控制。信号 控制模块产生转向信号，输入ＰＬＣ控制器；ＰＬＣ控 制模块是系统的核心，控制着整个系统的工作过程， 包括信号输入、信号处理、程序执行和输出指令位 ３自动转向控制系统功能框架 ［６４１ 第３２卷第４期２０１０—４ 置控制主要反馈螺旋升降机的位置和角度；转动控 制控制着转向轮转向；如图３所示。 ２＿２控制系统的设计流程及实现 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，并由已编好的 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。其控制系 统设计流程如图４所示。 控 图４自动转向控制系统设计 图中信号控制模块中主要由角度传感器测得转 角值，当大于某个值时，由此产生电信号，可作为 转向信号，输入ＰＬＣ控制器。ＰＬＣ是控制系统的核 心，电压输入到ＰＬＣ中利用ＡＤ模块进行数据处理， 并根据程序执行指令。位置控制中存储螺旋升降机 的角度值及当前所在的位置，并反馈到ＰＬＣ控制器 中，ＰＬＣ根据转向信号和反馈的位置发出控制指令， 通过变频器控制螺旋升降机，从而达到自动转向的 效果。 ３结论 针对龙门吊的特殊要求，本文设计实现了ＰＬＣ 控制的龙门吊自动转向系统，该系统运行稳定，自 动化性能强，能够快速灵活的控制龙门吊车底部转 轮的转动方向与角度，从而大大提高了龙门吊的工 作效率。龙门吊行走偏差在可控范围之内，操作方 便，安全可靠性高，更避免了经济的损失。 参考文献： 【１】章以钧．可编程序控制器的发展动向【Ｍ】．工业出版社，２００３． ［２］陈伯时．电力拖动自动控制系统【Ｍ】．上海工业大学出版社， １９９５． 【３】龚春曙，刘立飞．浅析龙门吊机控制系统【Ｊｊ．广船科技，２００８． 【４］高丙团，陈宏均，张晓华．龙门吊车系统的动力学建模［Ｊ］．计 算机仿真，２００６，（２）．
