基于PLC的桥式起重机并车通信设计

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Abstract：The paper designs multi-crane synchronization operation communication system for overhead travellingcranes.The PLC communication technology and application control technology are used to realize high-precision synchronousoperation of several overhead traveling cranes operated by one individual，with the modularity programming method.Thesystem is of advanced design，stable running，high-precision positioning，which can be applied to various industries such aselectricity power，port terminal，ship building，and military production，etc.，and has excellent industrial application pros-pect。

Keywords：overhead traveling crane；PLC network；communication technology ；multi-crane synchronization opera-tion；positioning precision0 前言由于桥式起重机 (以下简称桥机)具有工作效率高、不受地面设备阻碍等特点，在各项施工建设项 目中，桥机是不可缺少的配套设备。在许多特殊工况下，1台桥机不能满足起重要求，如：起重量过大而工作空间又相对狭孝重物长度过长、起重量时大时小等，此时就需要由2台起重机并车抬吊。需要并车抬吊时，2台起重机并车高精度同步工作；无需并车抬吊时，任-台桥机都可以独立工作。

1 系统控制原理该系统应用 PLC通信技术、应用控制技术、变频调速技术 ，由2台PLC组成的 PLC网络作为系统的控制核心，控制 2台电气配置完全相同的桥机各运行机构 。当 2台桥机需要并车运行时，首先通过联动台转换开关确定这 2台桥机的主次关系，再在另外-个转换选择开关选出 本车”、并车”、它车”，这样即可在主车上同时或单独操作 2台桥机的主、副起升和大、小车运行机构，达到 2台桥机并车同步运行或单台桥机- 1 2 - 单独使用的目的。2台桥机中的任意-台都可作为主车，在主车上可以完成本车操作、它车操作和并车操作。

2 系统的硬件设计该系统是由 2台电气配置完全相同的桥机组成，硬件包括 PLC、变频器、主令控制器、限位器、保护输入、电动机及各电机配置的制动器等，由2台西门子 s7-226PLC组成的PLC网络作为系统的控制核心 ，系统原理图如图 1所示～这 2台桥机的 PLC的 Profibus通讯电缆 (通过 CPU上的 RS485接口)相连，实现 2台桥机的PLC通讯，完成并车运行的所有操作功能。主车 PLC在并车运行时执行并车程序，通过通讯即接受本车的所有控制及检测信号，又接受他车的所有控制及检测信号 (副车各机构是否运行，.方向限位是否动作等信号)。主、副车 PLC根据所得信息在主车上对2台桥机输出控制命令，从而达到2台桥机所需的并车抬吊要求。

系统中，PLC完成系统逻辑控制部分，接受主令控制器送来的操作信号 、对变频器控制及系《起重运输机械》 2013(1)PPIPC I警I誓I誓I誓 u 模l模l模模I块l块I块 I块主起升变频器副起升变频器大奎 变频器小奎变频器lilOlvo 11/oi主起升变频器图 1 系统原理图副髯变频器大主 变频器小奎变频器统安全保护。外部传来的信号经 PLC内部逻辑运算或其他各种运算处理后 ，向变频器发出起停、调速等信号，变频器作 为驱动元件，接收来 自PLC的指令对电动机进行驱动，使各机构按要求运行 。

3 系统的软件设计PLC程序决定了整个系统运行质量 的好坏，因此，PLC网络应用在并车抬吊控制中的编程技术是控制起重机运行的关键技术，也是该系统设计的重点。

该系统由 2台西门子 S7-226PLC组成 1个PLC网络 ，PLC网络采用 PPI通信协议 ，用 V4.0STEP 7-MICRO/WIN SP3编程软件进行编程 ]。

该系统的 PLC网络，用户程序允许 PPI主站模式，任意 1台PLC作为主站运行，另1台PLC即为从站。此时，主站PLC可利用网络读和网络写指令读写从站 PLC。在编写程序前，先用2个网络连接器将 2台 PLC连接到网络中，再用 1个带 RS232口的隔离型 PC/PPi电缆连接到 1台PC机上，PC机作 为编程器使用 ，分别与 2台s7-226PLC进行通信 ，修改 PPI参数 ，编写、编译、下载程序到 2台 S7-226PLC上并进行实时监控。

PLC程序设计的主要任务是接受外部开关信号 (按钮、继电器)的输入，判断当前的信息状态，输出信号控制继电器、接触器等器件，完成相应的控制任务。2台桥机不需要并车时各 自单独运行；需要并车时，操作人员可按动并车按钮 ，2台起重机即可并车高精度同步运行。主、从站通《起重运输机械》 2013(1)信程序如图2所示。

图2 主、从站通信程序PLC采用程序拈化设计，主、从站程序都分为6个拈：主程序拈、大车程序拈、小车程序拈、主钩程序拈、副钩程序拈。程j -超：网络6镰 销%藕 舔 强 % 勰 锈褥 搬 铋 魏豫 臻强 髓 镪 强 强 --1IRIS7I -悭% 强 § 强 镕 自话弹弦强 %矗强 戮 %饕黻 尊： H ：1日镕3月 标Ⅲ -世 网培 4l艟强 镪孵 % 鞭强 强I 穗 辘 戥 鹈 lg l l4辏 糖 链 糕 强枣戳 8鞭《 端 话l糍j ：IIRiis棼 琵琏强 糕 嚣 强秘 铂 哪 强鼍%强 强糖鞭 辑%强避 鞲 %挑嚣 豫 t 巷 !- l网铬6l糍 静§ 《 嚣瑰 毪 艇 溉 t《貔 l∞ 强 弧 t 虢强 弛张 - 强 镰 馥- -J 叫图3 主、从站主程序- 13 - 岸边集装箱起重机门框水平撑管有限元分析及结构优化设计曾 鹏 严云福 张明海 李义明上海振华重工 (集团)股份有限公司陆工院 上海 200125摘 要 ：以岸边集装箱起重机为研究对象，运用有限元分析软件进行仿真建模，对门框水平撑管在强度、动态刚性、静刚度、总装工艺4个方面进行分析，以了解其在各方面的作用表现，并根据分析结果对水平撑管的布置提出优化建议。

关键词：岸边集装箱起重机；水平撑管；优化设计 ；有限元中图分类号 ：U653.921 文献标识码：A 文章编号：1001-0785(2013)01-0014-04Abstract：With the quayside container crane as a study object，finite element analysis is adopted for simulation mod-eling，with analysis of the horizontal bracing pipes in aspects of strength，dynamic rigidity，static rigidity，and assemblyprocess，in order to get information on performances of diferent aspects.According to the analysis result，optimization sug-gestions for arangement of horizontal bracing pipes are put forward。

Keywords：quayside container crane；horizontal bracing pipe；optimal design；finite element analysis言 霎 票篙言 篙 岸边集装箱起重机 (简称岸桥)是在码头前 如图1所示。在常规的结构设计中，水平撑管的沿进行集装箱装卸作业的起重设备，在港口中应 承载能力并未得到充分利用。为了优化设计，提用广泛。门框水平撑管是连接于岸桥海陆侧上横 高材料利用效率，有必要从强度 (含船运)、动态序拈化不仅减少了程序语句，缩短了程序处理时间，提高控制系统的响应能力，还利于起重机带载快速调试，便于调试人员快速查找、优化程序。主、从站的主程序如图 3所示。

主程序的功能是调用各子程序。当 PLC上电工作时，SM0.0接通 ，完成初始化，等待操作人员按下大车、小车、主钩、副钩的启动按钮，启动相应的子程序。各子程序包括各机构电机方向及多段速信号、变频器复位信号、故 障报警信号、抱闸信号等几部分，在桥机的工作过程中，将以上相应信息接到相应的变频器输入端 口上即可4 结束语本文基于 PLC的通信功能和控制能力，实现桥机的并车通信，不但可以实现 2台车的 I台主车 1台从车并车通信，还可以实现多台车的 1台- 14 - 主车多台从车并车通信，实现了单人操作多台桥机高精度同步工作并车抬吊，保证各机构运行的相对位置偏差在允许范围内。不但定位精度高 ，还可节省工作时间，提高工作效 率，节省人力物力。