全國
手機版|
關注公眾號|
下載手機APP本文介紹了橋式起重機控製係統，通過S7-300PLC編(bian)程(cheng)以(yi)及(ji)變(bian)頻(pin)器(qi)調(tiao)速(su)，來(lai)實(shi)現(xian)橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)的(de)半(ban)自(zi)動(dong)化(hua)，能(neng)檢(jian)測(ce)各(ge)個(ge)電(dian)機(ji)故(gu)障(zhang)現(xian)象(xiang)並(bing)送(song)往(wang)工(gong)業(ye)觸(chu)摸(mo)屏(ping)進(jin)行(xing)顯(xian)示(shi)，方(fang)便(bian)維(wei)護(hu)及(ji)維(wei)修(xiu)人(ren)員(yuan)的(de)修(xiu)理(li)。
1.引言
在橋式起重機控製係統中采用PLC控製也越來越多，運用PLC能簡化電路，使設計更加簡單，安全和可靠[1]。傳(chuan)統(tong)的(de)橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)主(zhu)要(yao)采(cai)用(yong)繼(ji)電(dian)器(qi)接(jie)觸(chu)器(qi)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)，采(cai)用(yong)交(jiao)流(liu)繞(rao)線(xian)串(chuan)電(dian)阻(zu)的(de)方(fang)法(fa)進(jin)行(xing)啟(qi)動(dong)和(he)調(tiao)速(su)，這(zhe)種(zhong)係(xi)統(tong)存(cun)在(zai)可(ke)靠(kao)性(xing)差(cha)，操(cao)作(zuo)複(fu)雜(za)，故(gu)障(zhang)率(lv)高(gao)，電(dian)能(neng)浪(lang)費(fei)大(da)，效(xiao)率(lv)低(di)等(deng)缺(que)點(dian)。本(ben)題(ti)目(mu)針(zhen)對(dui)橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)存(cun)在(zai)的(de)上(shang)述(shu)問(wen)題(ti)，把(ba)可(ke)編(bian)程(cheng)序(xu)控(kong)製(zhi)器(qi)和(he)變(bian)頻(pin)器(qi)應(ying)用(yong)於(yu)橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)上(shang)，並(bing)進(jin)行(xing)了(le)較(jiao)深(shen)入(ru)的(de)研(yan)究(jiu)，控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)主(zhu)要(yao)采(cai)用(yong)橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)技(ji)術(shu)後(hou)具(ju)有(you)節(jie)能(neng)、減少機械磨損，啟動性能好等諸多優點。
2.橋式起重機簡介
橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)是(shi)橋(qiao)架(jia)在(zai)高(gao)架(jia)軌(gui)道(dao)上(shang)運(yun)行(xing)的(de)，一(yi)種(zhong)橋(qiao)架(jia)型(xing)起(qi)重(zhong)機(ji)，又(you)稱(cheng)天(tian)車(che)。橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)的(de)橋(qiao)架(jia)沿(yan)輔(fu)設(she)在(zai)兩(liang)側(ce)高(gao)架(jia)上(shang)的(de)軌(gui)道(dao)縱(zong)向(xiang)運(yun)行(xing)，起(qi)重(zhong)小(xiao)車(che)沿(yan)輔(fu)設(she)在(zai)橋(qiao)架(jia)上(shang)的(de)軌(gui)道(dao)橫(heng)向(xiang)運(yun)行(xing)，構(gou)成(cheng)一(yi)矩(ju)形(xing)的(de)工(gong)作(zuo)範(fan)圍(wei)，就(jiu)可(ke)以(yi)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)橋(qiao)架(jia)下(xia)麵(mian)的(de)空(kong)間(jian)調(tiao)運(yun)物(wu)料(liao)，不(bu)受(shou)地(di)麵(mian)設(she)備(bei)的(de)阻(zu)礙(ai)。由(you)於(yu)現(xian)代(dai)工(gong)業(ye)技(ji)術(shu)的(de)飛(fei)速(su)發(fa)展(zhan)，傳(chuan)統(tong)的(de)橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)係(xi)統(tong)存(cun)在(zai)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)差(cha)，故(gu)障(zhang)率(lv)高(gao)，電(dian)能(neng)浪(lang)費(fei)大(da)，效(xiao)率(lv)低(di)等(deng)缺(que)點(dian)已(yi)無(wu)法(fa)滿(man)足(zu)社(she)會(hui)的(de)需(xu)求(qiu)，因(yin)此(ci)本(ben)設(she)計(ji)將(jiang)針(zhen)對(dui)以(yi)上(shang)問(wen)題(ti)對(dui)橋(qiao)式(shi)起(qi)重(zhong)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)改(gai)進(jin)。
而基於PLC的橋式起重機係統的控製就是一種由PLC控製的橋式起重機係統，利用變頻器的變頻調速對橋式起重機進行編程、調試，可以解決傳統橋式起重機控製係統存在諸多的問題，變頻調速以其可靠性好，高品質的調速性能、節能效益顯著的特性在起重運輸機械行業中具有廣泛的發展前景。
3.橋式起重機的係統控製要求
對橋式起重機變頻調速控製係統的基本要求：
(1)主、副機構升降速度調節;
(2)運行機構運行速度調節;
(3)保護功能：主副機構上升限位、下降限位、大車限位、小車限位、主副機構及大小車電機的保護等。
控製係統應由PLC、繼電器、操縱台各主令控製器、開關、按鈕、指示燈及各部位限位開關等組成。
橋式起重機大車、小車、主鉤、副鉤都需要獨立運行，大車為兩台電動機同時拖動，經變頻器傳動，並由PLC加以控製。各部件的功能及實現方法如圖1所示：
4.PLC的選擇
目前PLC使用性能較好的有SIEMENS公司、日本的三菱、歐姆龍、美國的AB公司。本課題主要選用西門子PLC S7-300係列，主要根據如下：
(1)選用該機型可以滿足橋式起重機電氣控製係統涉及較多輸入/輸出端口的要求。
(2)西門子PLC目前應用比較成熟，技術上有保證，且有豐富的成功經驗可以鑒戒，縮短係統開發的周期，降低成本。
(3)西門子S7-200通訊功能比較弱，不利於上下位機的通訊，同時功能比較簡單，不能滿足控製要求。S7-400主要用於大型的集散控製係統中，由於選用S7-300就可以滿足工藝控製要求，因此沒有必要選擇S7-400，增加成本。根據被控對象的I/O點數以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方麵的考慮，我們采用SIEMENS公司的S7-300係列PLC。
5.變頻器
qizhongjibianpinqi，tebieshizhugoujifugoubianpinqi，xupeiyongzhidongdianzu。qizhongjifangxiazhongwushi，youyuzhonglizuoyongqizhongjijiangchuyuzaishengzhidongzhuangtai，tuodongxitongdedongnengyaofankuidaobianpinqizhiliudianluzhong，shizhiliudianyabuduanshangsheng，shenzhidadaoweixiandedibu[3]。因此，必須將再生到直流電路裏的能量消耗掉，使直流電壓保持在允許範圍內，製動電阻就是用來消耗這部分能量的。
變頻器在實際使用中，電動機經常要根據各類機械的某種狀態而進行正轉、反轉、點動等運行，變頻器的給定頻率信號、電動機的起動信號等都是通過變頻器控製端子給出，即變頻器的外部運行操作，大大提高了生產過程的自動化程度。
變頻器運行操作：
(1)變頻器啟動：在變頻器的前操作麵板上按運行鍵，變頻器將驅動電動機升速，並運行在由P1040所設定的20Hz頻率對應的560r∕min的轉速上。
(2)正反轉及加減速運行：電動機的轉速(運行頻率)及旋轉方向可直接通過按前操作麵板上的鍵∕減少鍵(▲/▼)來改變。
(3)點動運行：按下變頻器前操作麵板上的點動鍵，則變頻器驅動電動機升速，並運行在由P1058所設置的正向點動10Hzpinlvzhishang。dangsongkaibianpinqiqiancuozuomianbanshangdediandongjian，zebianpinqijiangqudongdiandongjijiangsuzhiling。zheshi，ruguoanxiayibianpinqiqiancaozuomianbanshangdehuanxiangjian，zaizhongfushangshudediandongyunxingcaozuo，diandongjikezaibianpinqidequdongxiafanxiangdiandongyunxing。
(4)電動機停車：在變頻器的前操作麵板上按停止鍵，則變頻器將驅動電動機降速至零。
6.橋式起重機工作過程
zaiqidongzhuangtaixia，geleishebeidekongzhiyinggenjucaozuomianbanshangdeanniushurulaikongzhi，shengjiangjizaiqidonghetingzhishi，tongguojiancebianpinqishuchudepinlv，kongzhidiancizhidongqideyunxing，qigongzuoguochengruxia：
(1)接通電源，啟動係統;
(2)按下大車運行按鈕，大車啟動，通過加速、減速按鈕改變大車速度;
(3)按下小車運行按鈕，小車啟動，通過加速、減速按鈕改變小車速度;
(4)按下升降機運行按鈕，升降機啟動，通過加速、減速按鈕改變升降機速度。
當需要重物懸停半空時，減小變頻器輸出頻率，直到設定值，頻率停止下降，啟動電磁製動器，將重物抱住，防止溜鉤現象;當(dang)重(zhong)物(wu)需(xu)從(cong)半(ban)空(kong)開(kai)始(shi)上(shang)升(sheng)或(huo)下(xia)降(jiang)時(shi)，增(zeng)加(jia)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)頻(pin)率(lv)，到(dao)達(da)某(mou)設(she)定(ding)值(zhi)時(shi)，停(ting)止(zhi)上(shang)升(sheng)，停(ting)止(zhi)電(dian)磁(ci)製(zhi)動(dong)器(qi)工(gong)作(zuo)，鬆(song)開(kai)重(zhong)物(wu)，變(bian)頻(pin)器(qi)輸(shu)出(chu)頻(pin)率(lv)持(chi)續(xu)增(zeng)加(jia)到(dao)所(suo)需(xu)值(zhi)。
7.下位機設計 在Step7中，用項目來管理一個自動化控製係統的硬件和軟件。這些項目又由SIMATIC管理器集中管理，通過該管理器可方便地瀏覽SIMATIC.S7.C7和WinAC的數據。SIMATIC管理器提供兩種創建項目的方法：使用向導創建項目和手動創建項目。在這裏，我們使用向導來創建項目。
直接建立的項目隻包含一個MPI對象，需要通過“插入”菜單來手動添家對象，用戶可以插入一個PLC站，先進行硬件組態，完成硬件組態後，再在相應CPU的S7程序目錄下編輯用戶程序;也可以先插入一個獨立的S7程序，編寫用戶程序，再進行硬件組態，等組態完成後將程序複製到相應的CPU中。
雙擊“OB1”進入梯形圖編輯畫麵，如圖4所示。在這裏編寫梯形圖程序，本設計沒有采用功能和功能塊，也沒有應用到數據塊等模塊，所有程序都編寫在組織塊“OB1”中，程序比較易懂。
打開所要調試的程序塊，點擊按鈕，然後選擇“調試”菜單下的“監視”命令，開始對程序塊裏梯形圖進行調試。
此時，我們仍可用Step7中的變量監控或程序塊在線監視等功能來測試PLC程序，也可查看當前CPU的狀態(掃描時間、存儲空間等)，操作方法與實際PLC的操作基本相同。
8.監控畫麵
在PLCSIM仿真窗口將仿真PLC的CPU置於運行模式，打開WinCC窗口，激活項目，如圖6，觀察橋式起重機的仿真過程，其中可以像實際監控操作那樣開關閥門、修改參數、查看運行數據和曲線等。通過這種方式，我們可以測試上位機軟件，檢查相應的功能和錯誤，方便維護及維修人員的修理。
9.結束語
由PLC控製的橋式起重機係統，將可編程序控製器、變bian頻pin器qi和he觸chu摸mo屏ping控kong製zhi技ji術shu應ying用yong於yu橋qiao式shi起qi重zhong控kong製zhi係xi統tong中zhong，使shi得de起qi重zhong機ji的de整zheng體ti特te性xing得de到dao較jiao大da提ti高gao，投tou入ru運yun行xing後hou效xiao果guo良liang好hao，運yun行xing穩wen定ding，同tong時shi可ke提ti高gao產chan品pin的de質zhi量liang和he生sheng產chan效xiao率lv。
