PLC和旋转编码器在塔式起重机位置控制中的应用

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Application of PLC and Rotary Encoder in Position Control ofTower CraneWENG Zhen-yue(Guangdong Provincial Academy of Building Research，Guangzhou510640，China)Abstract： The problem ofequent location often arises in tower crane troley as wel as in drive and control system of hoistingmechanism，that is，the start/stop of traction gears can be controled at diferent anchor points while the current position can be displayeddirectly.This paper introduces a way of sensing and counting the angular displacement signals exposed by rotary encoders.These sensedand counted signals are processed by PLC SO that the veaical and horizontal displacement values of the traction gears are measured anddisplayed on the touch screen in order to realize accurate locating。

Key words：position control；locating；PLC；rotary encoder；touch screen1概述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-种主要的起重机械川。

目前大部分的塔机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，操控人员很难在工作室内通过目测的方式得到准确数据，- 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 503 1-2008《塔式起重机》国家标准中第5.6.12.2条明确指出塔机应安装有显示记录装置，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 。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-套数控显示系统对上述参数进行测量就显得尤为重要了。

2改造的可行性分析塔机起吊货物的工作主要是由牵引小车组成的牵引钢丝绳系统以及与电机连接的起升钢丝绳绕绳系统来完成。牵引小车在吊臂上前进或后退带动货物作水平方向的移动，与电机相连的起升钢丝绳系统则控制货物在垂直方向的上升下降运动。该旋转编码器安装在牵引卷筒的卷轴中心并随牵引卷筒旋转，牵引卷筒由牵引电机驱动，当牵引卷筒运转时，牵引小车运动，此时旋转编码器随牵引卷轴运动并向PLC系统发出连续的AB相脉冲，PLC系统接收到这些脉冲通过计算即可转换为牵引小车的位置。

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收稿 日期：2012-12-20r 。。 。 。。 。 。 。。 。 。。 。。 。。。 。。 。。 。。 。-。 。。。 。 。 。 - [ 1 1- 57翁振粤：PLC和旋转编码器在塔式起重机位置控制中的应用 应接。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的输人端连接，连接时要注意PLC输人的响应时问。有的旋转编码器还有-条屏蔽线，使用时要将屏蔽线接地。

此工程 中程序的难点主要在于数据的处理上。在牵引机构工作过程中除手动让重物进行水平和起升外，还要实现在触摸屏上设定数据让重物在具体位置定位功能 ，并且触摸屏上还要即时显示定位机构的当前位置。为了简化程序中的计算 ，采用了两个高速计数器 C251和C253。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。定位过程是这样的，以水平移动为例，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-个D寄存器，根据机构前进还是后退C25 1进行加减计数，时刻比较D寄存器与C251中的数值，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3是水平方向距离显示的部分程序。

图3 PLC控制系统编程根据上面计算得知，编码器发出-个脉冲相当于走了0.003 14 m。也就是-个脉冲当量的距离为0.003 14 13(D200)，C251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(D204)，单位为米。X6为初始位置触发点，当X6有效时，把当前的距离通过换算成D206(初始位置)后输入C251即可初始位置复位。垂直方向等控制程序类似。

5结束语塔式起重机是房屋建筑等生产的关键设备，采用旋转编码器和PLC构成的实时监测系统对钢丝绳与卷筒之间的相对滑动进行实时监测，具有以下特点。

(1)操作灵活。用户只需要通过触摸屏即可监视和控制负载的位置。

(2)可靠性高。系统易操作 ，编程简单 ，PLC抗干扰能力强。

(3)控制精度高。旋转编码器是-种精密元件，试用PLC高速计数器采集数据，利用PLC的强大计算功能精确地计算车卷筒和钢丝绳之间的相对滑动距离。

(4)现巢装方便，试用寿命长，旋转编码器小巧 ，而 PLC大多采用拈式组合 ，安装方便。采用光电码盘的旋转编码器无机械损耗，试用寿命长。

该应用彻底告别了以往靠人工 、靠估计的历史，极大地提高了工作效率和安全系数。