PLC电控系统（共7篇）
PLC电控系统 篇1
0 引言
电牵引采煤机的调速方式分为电磁滑差调速、开关磁组调速、变频调速和PLC控制调速等几种方式。
电磁滑差调速系统无需大型变压器, 具有结构简单、体积小、便于维护、技术成熟等特点, 既可手动操作, 又可电控操作, 根据需要也可实现离机遥控。但该调速系统在使用过程中, 存在接线复杂、检修不便、可靠性、灵活性差、容易出现误动作等问题。
PLC控制调速系统中PLC用存储逻辑代替接线逻辑, 减少了控制设备外部接线, 便于维护。该调速系统与其它几种调速系统相比, 具有电气接线及开关接点少、故障率低等特点。另外, PLC带有硬件故障自我检测功能, 系统出现故障时可及时发出报警信息;PLC通过软件可实现缺相 (断相) 保护、过流保护、电动机电流不平衡保护、堵转保护、故障自诊断等功能, 并且具有特殊换向、制动和软停机功能, 提高了采煤机的运行可靠性。
机采工作面采用动力载波控制方式比电缆控制方式在节省电缆资金消耗、消除控制线高事故率等方面具有一定的优越性。而且动力载波控制技术比较成熟, 是一种切实可行、方便快捷的方法。
鉴此, 山东安信机械制造有限公司采用PLC载波电控系统对原有电牵引采煤机的控制系统进行了改造, 通过PLC和功率驱动模块取代原有的滑差控制器和H型机器控制架, 其它机械部分不需作任何改动, 方便快捷。改造后的电牵引采煤机PLC载波电控系统不仅在可靠性、灵活性、安全性等方面有了很大的提高, 同时也节省了电缆资金消耗, 将采煤机的故障率降到了最低限度。经过一段时间的使用, 收到了良好的效果。
1 系统组成
PLC载波电控系统由PLC控制调速系统和动力载波系统模块组成, 其中PLC控制调速系统的硬件主要包括PLC、功率驱动模块、显示部分;动力载波系统模块主要由1个动力载波发射机和1个动力载波接收机组成, 安装在采煤机隔爆接线腔内。电牵引采煤机PLC载波电控系统组成如图1所示。
2 系统工作原理
由电流、转速双闭环控制组成一套直流调速系统, 由PLC控制系统发出指令控制载波发射机, 动力载波接收机接收执行, 从而控制采煤机的启动、停止、加速/减速、牵引方向、牵引电动机的限流、过流保护等。功率驱动模块向2台电磁调速电动机提供励磁电流。显示部分主要显示采煤机的速度和牵引电流以及在发生故障时显示故障号 (每个故障号对应1种故障现象) 。
动力载波发射机主要由数字编码电路、载频发生及调整电路、信号放大发射及隔离电路、稳压电源及充电电路等组成, 如图2所示。
动力载波接收机主要由隔离、信号放大电路、调整电话、译码输出电路、开关电路、执行电路和稳压电源电路组成, 如图3所示。
动力载波系统模块以载波为载体, 在不用另加控制电缆的情况下, 利用采煤机上的动力电缆芯线传送5个控制信号和1个保护信号, 即主启、主停、运停、断电、信号、及保护执行信号, 能有效地减少采煤过程中人力、物力的投入。动力载波系统模块正面标志、引出各端用途如图4所示。
3 结语
本文介绍的电牵引采煤机PLC载波电控系统控制性能好、启动转矩大、安装配线简单、调试容易。由于井下特殊的工作环境, 控制电缆很容易出现故障, 而且不方便查找故障原因, 采用PLC载波电控系统, 可以减少1根7芯控制电缆, 从而大大减少电控系统因控制电缆引起的故障, 降低维修费用, 同时也可提高采煤机的运行性能。
目前, 该PLC载波电控系统已应用在由山东安信机械制造有限公司改造生产的MG132电牵引采煤机上, 并已通过井下工作面工业性试验, 试验结果表明该系统工作效率高、牵引力大、性能可靠、运行平稳, 大大地提高了采煤机效率, 为该机械有限公司年节约电缆费用12万元, 节约检修费用10万余元, 具有一定的经济和社会效益。
参考文献
[1]吴福涛, 陈双喜, 范惠平.解决电牵引采煤机主控系统干扰问题采取的几项措施[J].煤炭技术, 2005 (5) .
[2]陈涌, 孙远超, 王俊波.采煤机动力载波控制[J].淮南职业技术学院学报, 2003 (2) .
PLC电控系统 篇2
近年来, 随着工业水平的不断提高, 自动控制领域取得了长足发展, 有效地促进了集装箱起重机电控技术的发展。轮胎式集装箱门式起重机 (RTG) 中应用的电气控制技术能够有效提升其使用效率。但是, RTG的有些电气回路不能满足自动控制的要求, 需要进行改造。
1 改造方案
由于场地、工期、资金等因素的限制, 采用PLC控制的晶闸管—电动机 (V—M) 系统调速控制管理的方法, 对现行的RTG电控系统进行改造, 以提升RTG的使用效率。采用2套V—M控制装置对RTG的交流电动机进行管理和控制, 实现对直流调速系统的控制。采用一套起升电动机或大车电动机和一套小车电动机, 将供电系统分开。RTG的照明系统采用交流发电机供电。可以采用PLC的调速控制实现RTG管理。采用PLC的RTG电控系统具有体积小、重量轻、控制简单方便等优点, 因此得到了广泛的应用。
2 控制回路改造
起升机构控制回路和主回路是RTG工作的主要控制电路, 改造后具体的电路图如图1、图2所示。
RTG的控制回路改造与设计主要以直流驱动器514C芯片为核心, 驱动器上的信号主要有:模块输出的控制信号 (8, 18) 、运行信号 (24, 20, 5) 、故障检测信号 (19, 11, 22) 。正常时, 1KA4线圈得电, 保证系统正常工作;当系统线路出现故障时, 514C的控制信号无法通过线圈, 通过故障检测信号 (19, 11, 22) 对线路进行分析, 由PLC控制检测, 探测线路中出现的故障并确定位置。A3、A4为系统电源供电系统, 主要为系统的辅助设备供电。L1、L2为主电路电源供电, A1、A2为线路过电流检测电缆, 主要对线路起到保护作用。集成块的A+、A-为系统的输出信号, 对系统的驱动进行管理, 直接控制主发电机的励磁绕组。在图2的主回路中, 1F为起升发电机, 一般功率为85kW, 通过励磁绕组中电流的变化进行工作。1D为起升电动机, 功率为75kW。当514C芯片输出的电流与方向改变时, 势必改变励磁绕组电流的大小和方向, 从而促使起重机进行工作, 完成PLC的操作控制过程。
系统测试装置能够有效地对RTG电动机正常工作的转速进行测量, 以判断电动机的正常工作情况, 从而对电动机进行管理。为了方便观察起重机的起升高度, 在电动机的轴上安装编码器, 以实现对起重机起升高度的管理和控制, 方便将起升的高度在PLC控制屏上显示出来。在实际工作过程中, 为了工作的安全, 在电动机上安装有超速控制设备, 以限制电动机的转速, 保证起重机的安全工作。当系统的转速超过限值时, 系统的微动控制开始工作, 对系统的吊具起升高度进行控制管理, 并对相关的工作设备进行保护, 从而保证RTG的安全运行。具体的改造电路设计如图3所示。
为了优化RTG起升/大车控制回路, 减少改造费用, 采用了不同的控制方法来保证系统正常工作。大车和起升机构采用错开运行的方法;在对PLC进行编程的过程中, 通过程序设计控制大车的运行速度;对于大车 (3D1, 3D2, 37kW/台) 的电枢串联, 主要采用对角驱动;运用弱磁调速方式实现电机转动, 以发挥PLC的控制作用。
小车行走机构是RTG的重要组成部分, 操作比较复杂, 因此对其实施安全管理就显得十分重要。小车行走机构的主要功能是实现RTG吊具的横向移动, 进而完成系统的起升工作。在设计中, 考虑到小车机构的功能复杂, 单独设计一套直流驱动器, 对小车系统进行供电。
3 RTG电气保护方案
RTG的电气元件是运用PLC技术进行电控系统改造的重要内容, 需要设置必要的管理控制保护装置。要对系统的电气保护方案进行设计, 如果RTG上电气元件的绝缘被破坏或者发生其他情况, 电气控制保护装置就能够及时动作, 保证系统安全及其他部件不被损坏。线路中要设置保护设置, 在线路出现短路故障时, 熔断器熔体熔断或自动断路器动作, 以保证电路中电源的安全。当RTG在运行中出现安全问题或者线路故障等紧急情况时, 控制人员可以根据需要, 对电路的开关进行控制, 强制断开电路, 实现紧急保护。在设计时, 应为RTG电路配置总电源接触器, 对动力电源进行管理控制, 相应的管理控制逻辑关系通过PLC编程进行设计, 并由PLC控制模块执行。但是系统的紧急保护还由硬件进行控制管理。
4 结语
RTG电气控制系统改造后采用了直流调速器驱动, 它不仅具备以往传统直流控制的功能, 还拓展了系统控制与管理功能, 为RTG电气系统提供了多种控制方法和优良的控制特性, 方便操作者进行控制管理。本次改造保留了RTG原有的空载或轻载快速运行特征, 充分利用系统的原有部件改善了电控系统的性能, 提升了RTG电气控制的稳定性和工作的安全性。
摘要：为有效保证RTG的个性化控制, 需要对RTG电控系统进行改造。现介绍了基于PLC技术的改造方案及其实现情况。
关键词：PLC技术,RTG,电控系统,改造方案
参考文献
[1]宋德驰.以系统科学认识和落实港口和谐发展[J].集装箱化, 2005 (S1)
[2]包起帆.现代集装箱码头建设集成创新技术[J].港口科技动态, 2005 (4)
PLC电控系统 篇3
1 可编程逻辑控制PLC概述
可编程逻辑控制器PLC是一种重要的控制计算机, 其可实现数据采集、过程控制、逻辑控制等综合控制, 被广泛的应用在工业生产运营中。PLC主要由扩展接口、通信接口、输出单元、输入单元、存储器、中央处理器CPU等组成[1], 通信接口主要用于上位计算机和PLC编程器的数据通信, 输出单元和输入单元是连接CPU和输入/输出设备的接口电路, CPU是整个PLC控制系统的核心。PLC具有较强的抗干扰性和应用性, 可靠性和安全性较高, 并且可编程逻辑控制器功能完善, 编程简单、直观, 在逻辑控制方面具有明显的应用优势。
2 基于PLC的矿井提升机电控系统
2.1 PLC软件程序设计
PLC软件程序设计要结合矿井提升机电控系统功能编写相应的程序代码, 其功能过程主要包括提升机的停车、爬行、减速、等速、加速、启动;根据矿井生产运营情况选择合适的操作方式, 控制提升机的运行状态;根据矿井采煤需求, 控制提升机设备的速度;提升机的正反转。在矿井提升机运行过程中, PLC运行故障检测和状况检测系统, 要根据软件程序指令完成以下功能:根据提升机运行故障类型, 有针对性地采取相应措施;检查提升机内部装置是否运行正常, 判断故障位置;监测提升机运行情况等。PLC作为矿井提升机电控系统的控制核心进行逻辑控制, 控制功能较多、灵活性和扩展功能较强, 可有效提高提升机运行控制可靠性, 并且PLC输入输出模块设有光电隔离, 这种过载保护和抗干扰措施采用灵敏的自诊断机制, 便于校正提升机运行参数, 实现对矿井提升机的柔性控制。
2.2 硬件结构设计
矿井提升机主要由操纵台、润滑系统、电控系统、深度指示器、制动装置、主轴装置、减速器和电动机等组成。提升机设备的运行状态对于工作人员的人身安全和矿井正常生产有着直接的影响。因此应根据《煤矿安全规程》, 合理配置基于PLC的矿井提升机电控系统硬件结构, 设计安全保护装置、PLC主控单元、提升机速度控制模块、监测模块和信号采集模块, 通过电控系统全面、实时的监控提升机的运行操作状态, 确保矿井提升机的安全、稳定运行。
2.3 基于PLC的控制过程
本文采用西门子314C-2DP型可编程逻辑控制器和主机作为矿井提升机电控系统的核心控制单元, 该PLC内存为96K, 采用16路的输出和输入数字量以及2个32点的输出和输入容量的扩展模块[3], 可满足矿井生产运营对提升机的控制要求, 主控单元是基于PLC的矿井提升机电控系统的核心, 通过PLC控制系统的输入模块接收传感器的检测信号或者采集外部控制开关信号, 由CPU模块进行逻辑运算处理, 由输出模块输出模拟量信号开关指令, 控制相应的安全保护模块、制动回路、高压换向器、速度控制模块等设备做出相应的动作, 实现提升机的停车、制动、爬行、减速、等速、加速等运行过程。
2.3.1 基于PLC的故障检测控制
在矿井提升机运行过程中, 基于PLC的电控系统实时监控提升机的运行参数, 提升机一旦发生运行故障, PLC安全保护模块会立刻进行紧急控制或发出报警信号, 工作人员可及时采取相应的安全防护措施, 确保矿井提升机安全、稳定的运行, 消除矿井生产安全隐患, 保障工作人员的人身安全。
2.3.2 基于PLC的提升机速度自动控制
提升机主电机运行速度和电控系统测速电机输出电压成正比关系, 利用PLC电控测速电机输出电压信号, 实现对提升机运行速度的控制。结合光电编码器采集提升机脉冲反馈信号, 准确计算提升机设备实时的运行速度, 通过PLC单元自动控制提升机关键速度点, PLC电控系统深度指示器根据提升机的运行速度, 当提升机即将达到终点停车位置时, 限速装置在减速阶段可逐渐降低提升机运行速度, 最大不超过2m/s[3]。
2.3.3 基于PLC的行程位置控制
光电编码器安装在矿井提升机主轴上, 经过PLC系统的运算模块快速计算提升机的运行参数、光电编码器的相关操作信号脉冲信号, 通过PLC高速计数自动转换为提升机的位置信号, 并且在提升机达到指定位置发出开关信号, 光电编码器的计数脉冲值会自动保存在PLC系统高速计数器中, 由深度指示器显示当前矿机提升机的运行位置, 便于操作人员实时监控提升机的运行状态。同时, 深度指示器和PLC软件系统内部包含过卷开关, 当矿井提升机出现过卷情况时, 内部的过卷开关会自动断开电控系统的安全保护回路, 实现矿井提升机的紧急制动。
2.3.4 基于PLC的制动回路控制
矿井提升机电控系统的制动回路一直处于断开状态, 当制动回路各个触点正常闭合时, 对提升机执行开启命令。当矿井下工作人员发出提升信号后, 电控系统对提升机进行自检, 检查提升机运行状态是否满足开车运行条件, 一旦发生异常, 立即发出安全报警提示, 操作人员及时进行处理。如果提升机满足运行条件, 则制动回路闭合所有触点, 解除安全制动, 矿井提升机按照PLC的设定程序自动运行, 完成矿井提升过程。
2.3.5 基于PLC的监视系统控制
基于PLC的监视系统控制主要是实时监控提升机运行过程中的终端设备, 为了提高矿井提升机运行的安全性和可靠性, 在矿井筒安装电子开关装置, 实时监测矿井提升机的运行速度和运行状态, PLC监视系统采用两套的高可靠性和高安全性的电控系统, 实现提升机停车位置、运行方向、运行状态和行程速度的监视。
3 结束语
基于PLC的矿井提升机电控系统具有明显的应用优势, 对于实现矿机提升机电控系统的数字化和自动化控制有着非常重要的现实意义。通过可编程逻辑控制器PLC对矿井提升机运行状态进行实时监控, 可有效提高矿井生产的经济效益, 提升煤矿企业的现代化、自动化管理水平。因此在未来的发展中, 应积极推动基于PLC的矿井提升机电控系统的应用和推广, 推动我国煤矿行业的快速发展。
参考文献
[1]张继强.基于模糊专家系统的矿井提升机电控系统的故障诊断[D].西安科技大学, 2012.
[2]刘成全.矿井提升机电控系统升级的安全技术研究及应用[D].青岛科技大学, 2012.
PLC电控系统 篇4
1 系统控制结构
1.1 系统硬件结构
CPMA1是日本OMROM公司的小型可编程控制器 (PLC) , PLC是采用微电脑技术来完成顺序控制的自动化器件。可以根据生产过程和工艺要求编制控制程序, 在现场输入信号 (按钮、传感器等信号) 的作用下, 按照预先的程序控制现场的执行机构 (电磁阀、接触器) 进行动作。
采用日本OMROM公司CPMA1 PLC改造LDZ-20-0.2电热自控蒸汽发生器, 控制功能齐全, 结构简单紧凑, 完全取代原控制系统的离散逻辑器件, 减少了接线, 大大的减少了故障发生点, 并根据生产的需要增加新控制功能, 不必重新接线, 只需要根据新的控制要求编制新的控制程序。
LDZ-20-0.2电热自控蒸汽发生器工作控制要求, 输入点有十七个, 即水箱起停、水箱手动/自动选择、水箱上下限检测、本体手动自动选择、本体压力上下限检测、故障复位按钮、水箱液位检测和本体液位检测。输出点有十二个, 即四个电磁阀、三组加热控制、六个液位指示和一个故障报警。系统容量不大, CPMA1完全能满足控制要求, 替代原控制系统全部的逻辑控制部件。
1.2 I/O分配表
日本OMROM公司的CPMA1可编程控制器 (PLC) , 采用固定编制, 输入、输出点的地址, 取决于PLC外部具体接线位置, 把使用相同电源的输出点划分在同一COM区。
1.3 系统逻辑
当本体水位下降到地位时, 本体进水电磁阀打开, 同时本体与水箱相连的均压管路上电磁阀打开, 完成本体顺利进水。当本体压力达到上限时, 加热断开;离开上限时只有本体Ⅰ在加热。同样当水箱水位下降到低位时, 水箱进水电磁阀工作, 水箱排汽阀打开, 实现顺利进水;当水箱水位顺利达到上限时, 加热断开;本体进水时水箱不得进水, 水箱、本体水位达到极低时, 均有报警。在手动位置时, 水箱和本体可分别实现加热起停控制。
2 控制系统软件设计
如图1所示。
在确定了控制系统构成、系统逻辑、I/O分配表后, 系统的控制功能, 就由一定的控制程序来实现, 并且根据生产的需要增加新控制功能, 不必重新接线, 只需要根据新的控制要求编制新的控制程序。
3 系统使用情况及结论
开始调试时曾出现水箱向本体进水缓慢, 经检修确定为管道阻塞, 修复管道、阀门, 并清除水垢。系统运行正常, 满足生产用汽。实践证明, 用CPMA1 PLC具有自检功能, 能判断自身的每一个硬件故障, 有利于整个电控系统的维护。只有保障系统的可靠性, 才能谈得上经济性, 才能发挥蒸汽发生器的效用, 为分厂节能降耗, 创造良好的经济效益。该电控系统可与其他PLC计算机等智能化设备联网通信, 为今后实现车间及厂级监控系统做好准备。
摘要：通过对原蒸汽发生器电控系统的分析, 用日本OMROM公司的小型可编程控制器PLC--CPMA1构建系统硬件, 实现电控系统的自动化改造。
PLC电控系统 篇5
关键词：轨道吊吊具,电控系统,PLC
一、RAM轨道吊吊具电控系统改造背景
舟山甬舟集装箱码头有限公司现有12台德国西门子电控系统轨道吊, 所用吊具为新加坡RAM吊具。其吊具均为传统继电器控制。在使用过程中继电器控制的弊端逐渐显现:一是继电器电控系统性能不稳定, 故障点查找复杂;二是继电器本身故障日益频繁, 触点粘连, 接触不良等现象逐渐增多;三是继电器电控系统本身结构简单, 逻辑性不强, 在使用操作过程中存在较大的安全隐患。随着使用年限的增加, 吊具继电器电控系统故障率明显增加, 影响生产效率的同时, 维护成本也不断增加。据统计, 2015年甬舟公司轨道吊所有故障中吊具故障占35%左右, 较2014年增加10%左右。吊具质量及可靠性, 直接影响着起重机的整体性能。如何有效地提高吊具的可靠性, 就显得极为迫切和重要。
二、RAM吊具简介及继电器控制原理分析
RAM吊具是轨道吊装卸集装箱的专用工具, 采用传统继电器逻辑控制方式, 其电控系统主要有接触器 (KM1、KM2) 以及12个继电器 (K1-K12) 对吊具泵、电磁阀进行控制、并对限位信号进行反馈传递。其中吊具4个旋锁的开锁、闭锁、着箱的限位信号分别两两串联, 并输出到吊具继电器, 由吊具继电器将限位信号反馈回轨道吊主机PLC。控制信号也是由轨道吊主机PLC命令直接下达到吊具继电器, 从而控制吊具伸缩电磁阀及开闭锁电磁阀。继电器控制也连锁控制, 但是本身的逻辑不强, 主要还是通过轨道吊主机程序进行安全连锁。一旦继电器出现触点粘连、接触不良等情况, 误传信号给主机PLC, 容易引起误动作, 从而引发吊具故障, 情况严重时甚至会引起安全事故。所以必须加强吊具自身各机构的控制及反馈信号检测及判断, 并且又不冲突主机对吊具控制及反馈信号的检测及判断, 如何做好这双重保护, 就显得至关重要。
三、PLC的简介与主要特点
PLC, 又称可编程控制器, 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器, 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令, 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。PLC及其有关的外围设备都应该按于与与工业控制系统形成一个整体, 易于扩展其功能的原则而设计。其特点主要有:
1. 可靠性高, 抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术, 采用严格的生产工艺制造, 内部电路采取了先进的抗干扰技术, 具有很高的可靠性。和同等规模的继电器、接触器系统相比, 电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一, 故障也就大大降低。此外, PLC带有硬件故障自我检测功能, 出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中, 应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序, 使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样, 整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
图2吊具改造原理
图3吊具改造后的电控系统
2. 配套齐全, 功能完善, 适用性强
PLC发展到今天, 已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外, 现代PLC大多具有完善的数据运算能力, 可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现, 使PLC渗透到了位置控制、温度控制等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展, 使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3. 系统的设计、建造工作量小, 维护方便, 容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑, 大大减少了控制设备外部的接线, 使控制系统设计及建造的周期大为缩短, 同时维护也变得容易起来。
四、PLC在轨道吊吊具电控系统中的研究和实施
我们选用轨道吊1#吊具为对象进行研究改造。PLC系统采用西门子S7-300系统:PS307电源模块、CPU为314、输入模块2块、输出模块1块。其他电气元件有:400VA变压器 (380VAC转110VAC) 1个、继电器17个, 接线端子若干。
1. 改造方案
(1) 考虑到吊具的互换性, 轨道吊主机电气线路、PLC程序、吊具悬挂电缆芯线以及吊具快速插头保持不变。
(2) 采用点对点模式, 将吊具每个限位都单独进行检测, 限位信号中间不进过继电器直接输入到吊具PLC, 并全部参与到逻辑工况运算中。
(3) 主机原有24VDC电源到吊具, 但为了使PLC更加稳定运行, 不受干扰, 对PLC进行单独供电, 主机24VDC则对吊具电磁阀进行供电, 这样大大增加了系统的稳定性。
2. 吊具电气线路改造实施
(1) 设计电气施工图纸。
(2) 将吊具接线箱中线全部拆除, 并将电气背板拆下。
(3) 拆下来的电气背板拿到车间进行配盘, 根据电气元件的安装位置进行相应打孔。
(4) 安装电气元件, 考虑到吊具作业时震动较大, PLC安装导轨以及变压器均安装减震垫。
(5) 根据图纸对电气元件进行敷设盘内线并接线。
(6) 接好后进行校线。
(7) 在吊具上安装接好盘内线的电气背板, 并根据图纸进行接线。
(8) 接好后再次进行校线。
(9) 上电, 检查各电气元件状态。
3. 吊具功能连锁程序设计
(1) 根据实际电气元件进行硬件组态。
(2) 确定各旋锁的编号, 由于轨道吊在堆场摆放位置不同, 很难区分吊具旋锁的编号。因此我们以司机室侧为界顺时针确定吊具旋锁编号。
(3) 将程序设计大致分为3个块:反馈、控制、故障。
(4) 开锁状态的反馈必须有闭锁信号参与, 当吊具处于开锁状态时若闭锁有信号, 则开锁灯不亮, 吊具故障灯常亮, 轨道吊主机也报故障。同理, 闭锁状态也是一样。
(5) 20英尺信号必须有40英尺信号参与, 当吊具处于20英尺时若40英尺限位有信号, 则司机室20英尺灯不亮, 吊具故障灯常亮, 轨道吊主机也报故障, 同理40英尺状态时也是一样。
(6) 考虑吊具伸缩阀控制的条件, 比如有着箱信号伸缩不能运行等等。
(7) 考虑吊具开闭锁阀控制的条件, 比如无着箱信号开闭锁无法运行等等。
(8) 为了能更方便快捷地进行维修, 我们在吊具接线箱旁安装了故障指示灯, 该灯的主要功能是对吊具上的限位进行检测, 若吊具上任何限位报故障, 该故障灯常亮。
(9) 程序设计完毕, 上机得电进行测试, 并填写测试报告。
4. 效果统计
该1#吊具已在今年3月份改造完毕, 目前已投入生产作业, 运行正常稳定, 司机反映良好。
结语
本文针对轨道式龙门起重机RAM吊具故障多、维护成本高的现状, 寻求PLC控制代替传统继电器控制系统, 成功实现了预期的控制目标。改进后的吊具电控系统具有较高的工作可靠性和稳定性, 符合生产现场的控制要求, 但系统还不是特别完善, 需要在实际的生产过程中, 不断进行改进。
参考文献
[1]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术 (第3版) [M].北京:机械工业出版社, 2011.
PLC电控系统 篇6
KDF2整机原有电控系统采用继电器控制线路, 已使用多年, 故障率逐渐提高, 备件较多, 有些还需进口, 维持费用高。参照国际上先进的高速滤棒成型设备的设计原理, 运用现场总线技术及PLC在工业控制中的优势, 设计了PLC控制系统, 取代了原来的控制系统, 提高了系统稳定性, 降低了设备故障率。
2. 控制策略
(1) 对增塑剂添加的控制策略
原系统对增塑剂添加的控制策略采用过阻尼响应曲线的控制方式。在实际使用中, 有如下缺陷:每天第一次上电开机时, 增塑剂存储器中增塑剂积累时间过长, 造成一段时间内滤棒增塑剂含量过低。为保证滤棒质量往往会剔除第一盒滤棒, 产生较大的浪费。
根据自动控制原理, 车速斜坡响应可以分为过阻尼响应、临界阻尼响应和欠阻尼响应。理论上说, 临界阻尼响应是最理想的控制方式, 这种响应方式实现了控制的快速性和稳定性;过阻尼响应是为了稳定性牺牲快速性;欠阻尼响应则是为了快速性而牺牲稳定性。临界阻尼由于条件过于苛刻, 在实际控制中是无法实现的。
根据剩余的两种响应曲线的特性, 在CPU启动状态下, 对增塑剂积累快速性的要求优先于增塑剂含量的稳定性, 使用欠阻尼响应曲线;而其他状态下使用过阻尼响应曲线, 此时对含量的稳定性要求优先于积累的快速性。
因此, 利用S7-300启动时的组织块OB100在CPU启动中只执行一次的特性, 对增塑剂电机的控制方式依据机组不同的启动状态采取了不同响应曲线的控制方法。在CPU启动时, 通过启动组织块OB100中送出高速运转命令至增塑剂电机, 使控制曲线成为欠阻尼响应状态, 实现对存储器中增塑剂的快速积累。在CPU稳定运行状态, 控制增塑剂电机的FC功能块送出普通速度命令, 使控制曲线成为比较接近临界阻尼的过阻尼响应状态。
新的设计避免了CPU重启时带来的增塑剂积累过慢的问题, 减少了废品数量, 也不会影响正常生产状况时增塑剂含量的稳定性。
(2) 对滤棒剔除支数的计算策略
在纤维滤棒成型机的生产中, 为保证滤棒质量, 每当速度低于一定的设定值时, 机组就会剔除此时的滤棒。此时机组的速度是不断变化的非线性曲线。这条反馈曲线是不断波动和变化的。按通常方式无法计算出具体的剔除支数。对于非线性曲线, 数学上只能够采用面积积分求解的计算方法。就是要求给出一定时间内主电机的圆周行程, 即机组一段时间内所生产的滤棒长度。
从这一角度出发, 采用了对车速进行模拟积分的计算方法, 即从积分的基本定义出发, 求出剔除时间内的滤棒生产长度L=Σ (Δv·Δt) , 再除以单个滤棒长度得出剔除支数的计算方法。
按照积分的定义要求, 积分求解de条件是Δt→0。在实际过程中, 近似认为Δt=20ms时可以满足条件。此时, 计算得出的滤棒支数与实际滤棒支数的误差在±3支以内。在精度上, 以最高生产速度3 300支/min计 (此时滤棒长度为120mm) , ±3支的精度完全可以满足精度要求。原系统的PLC扫描一周的时间高达几十毫秒, 不能满足要求。而本次改进设计采用的S7-315-2DP, 其单指令扫描周期为10μs级、整个扫描周期被缩短为7~8ms, 这样就满足了积分计算的条件。
(3) 对拼接纸圈的控制策略
改造前, 纤维滤棒成型机执行的是降低运行速度, 再进行换纸拼接。每次降速都会造成车速的大幅度变化, 影响了滤棒的质量。为了消除这种影响, 采用了全速拼接的设计方法。
接纸速度的提高势必使纸圈的静摩擦力同等上升。如果转速斜坡率过高会产生很大的静摩擦力而撕裂纸圈。如果转速斜坡率过低, 拼接时的纸圈浪费量将增加。为避免烦琐, 放弃了变频器对接纸电机转速的分段控制。为求出静摩擦力和纸圈长度两者之间的最优控制, 对接纸电机上升时间采取最优筛选法, 得到电机上升时间约为3.4s。考虑到生产情况及电磁阀等器件的时滞效应, 将这一时间进一步放宽为3.5s。
3. 程序设计
程序设计采用了结构化设计, 将所需实现的各主要功能编制成为S7-300中的用户功能块 (FC块) , 在主程序循环模块 (组织块OB1) 中调用这些已经编制好的子程序。
(1) 硬件设计与组态
本系统在S7-300的硬件方面采用了一块PS3075A电源模块, 一块CPU-315-2DP, 四块24V/0V SM321数字量输入模块, 三块24V/0.5A SM322数字量输出模块, 一块FM352-2高速计数模块, 两块SM331模拟量输入模块, 一块SM332模拟量输出模块以及一块用于DP总线通信的IM153-1通信模块。S7-300外围设备为伺服电机的DP通信端。对上述硬件按要求进行组态, 分别占据Profibus-DP通信端的2、3~7和9号站, 具体硬件组态如图1所示。
(2) 软件设计
(1) 数据块组 (Group of Data-Blocks)
数据块组由一系列数据块组成。这些数据块除了一部分是S7-300程序中FB (功能块的一种) 所要求的之外, 其他的数据块都是用户自定义的。这是因为生产中机组的一些系统和生产数据必须被预设或保存。由于S7-300内部保持型M区的保存数量相对不足, 程序运行中大量使用的中间参数需要不可重复的地址空间, 所以将大部分的数据 (特别是在触摸屏上显示的参数) 编制成保持型DB块。
(2) 速度计算模块 (FC for Speed)
改进设计提供可从触摸屏上选择五挡不同的车速系统, 本模块就是将无序设定的参数按由大到小的顺序排列, 并在触摸屏上以这种次序显示出来。在程序内部, 本模块会进行数据转换并将转换后的数据提供给伺服电机执行模块。
(3) 伺服电机执行模块 (FC for Servo-Motor)
在得到速度计算模块和一些其他模块 (如开松辊参数模块等) 的数据后, 伺服电机执行模块会向对应的伺服控制块发出指令和接收伺服电机状态参数。指令包括伺服控制字、车速命令、快停命令、上升时间和下降时间等。状态参数包括电机当前运行速度等。这些指令和参数通过过程通道和参数通道两种方式控制伺服电机。
(4) 增塑剂执行模块 (FC for Glycoside-Motor)
控制增塑剂的电机相对独立于其他电机, 控制结构类似于主电机。增塑剂执行模块通过内部计算得到增塑剂电机的运行速度。同时, 由于存在增塑剂软件补偿的问题, 所以高速和低速运行的参数为不同的两组参数, 程序按设置发送。这是该模块区别于伺服电机执行模块的地方。
(5) 生产统计计算模块 (FCfor Statistics)
由于要在生产中向工作人员提供实时的生产状况, 所以编制了这个功能块。这样即可通过多次反复调用FC205来得到各班次的生产状况, 既节约了编程时间和工作量, 又减少了程序编写出错的隐患。
PLC电控系统 篇7
a.原闭锁方式是以通过继电器的节点, 实现操车设备的闭锁, 一旦节点出现故障, 闭锁功能将要受到影响, 不能保障设备的安全运行。
b.操作台无设备到位显示, 不便信号工观察设备运行情况。出现故障时当操作手柄向前推动速度过快, 容易产生误操作。
1 可编程序逻辑控制器
1.1 S7-200可编程序逻辑控制器简介
信号操车系统可编程序逻辑控制器 (PLC) 采用的是西门子S7-200, S7-200它能够控制各种设备以满足自动化控制要求, 可以完成较复杂的数学运算、计数器、定时器、以及与其它智能模块通讯等指令内容, 从而使实我矿信号系统与操车设备的逻辑控制, PLC还能够监视输入状态, 如果外部输入信号有故障, 显示灯灭可帮助维护人员快速查找到故障点。其紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令使S7-200成为替换原有老式断电器的理想解决方案。
PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置, 目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能, 建立柔性的程控系统。国际电工委员会 (IEC) 颁布了对PLC的规定:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统, 专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器, 用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令, 并通过数字的、模拟的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备, 都应按易于与工业控制系统形成一个整体, 易于扩充其功能的原则设计。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料:在工业控制领域中, PLC控制技术的应用必将形成世界潮流
PLC程序既有生产厂家的系统程序, 又有用户自己开发的应用程序, 系统程序提供运行平台, 同时, 还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。
1.2 西门子S7-200内部的原理
西门子S7-200它内部的编程元件, 像继电器、定时器、计数器等, 一般称它们为“软继电器”。这些编程用的软继电器, 与真实元件有很大的差别, 它的工作线圈没有工作电压等级、功耗大小和电磁惯性等问题的限制;触点没有数量限制、没有机械磨损和电蚀等问题。输入继电器, 是用PLC的输入端子是从外部开关接受信号的窗口, PLC内部与输入端子连接的输入继电器是用光电隔离的电子继电器, 线圈的吸合或释放只取决于PLC外部触点的状态。内部有常开/常闭两种触点供编程时随时使用, 且使用次数不限。输出继电器, PLC的输出端子是向外部负载输出信号的窗口。输出继电器的线圈由程序控制, 输出继电器的外部输出主触点接到PLC的输出端子上供外部负载使用, 其余常开/常闭触点供内部程序使用。与原系统相比故障率低, 查找故障快结, 便于维护。
2 控制器的原理
2.1 PLC的基本结构框如图1
通过STEP7-V4.0编程软件, 将梯形图写入S7-200可编
程控制器中, 将所需的闭锁关系写成梯形图写入PLC, 这种方式不受外围设备和继电器出现故障的影响, 稳定可靠, 这与原有通过继电器节点闭锁, 发生了根本性的改变, 采用梯形图编程, 因为它直观易懂, 通过一台个人计算机及相应的编程软件;可以根据我矿的实际情况随机编写, 灵活性强。并且PLC的编程语言与一般计算机语言相比, 具有明显的特点, 它既不同于高级语言, 也不同与一般的汇编语言, 它既要满足易于编写, 又要满足易于调试的要求, 直观易懂, 便于日后维护。
2.2 梯形图
梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图, 用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序, 它与电气原理图很相似。通过指令工具栏编缉LAD线段, LAD程序使用线段连接各个元件, 可以使用LAD指令工具栏上的连线按钮, 或者用键盘上的CTRL+上、下、左、右箭头编缉, 最后为输出类指令, 实现输出控制, 或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令, 以进行相应的工作。图2是我矿副井操车设备的梯形。
由图2可知:信号闭锁是操车设备必须在关闭的位置时才能发出信号, 上、下安全门必须关闭、摇台、单阻、复阻在起的位置时, 才能发出信号, 如果有一个条件不满足, 闭锁继电器不吸合, 信号不能发出。当主、副罐运行到正常停罐位置时, 罐位继电器吸合, 操作台有罐到位显示, 按下“上门开”, 上罐门即可打开, 否则罐门打不开。摇台和下安全门必须先落摇台然后开安全门, 主、副罐到停罐位置后, 罐位继电器吸合, 操作台有罐到位显示, 此时按下“摇台落”按钮, 摇台落然后下安全门开。
3 操作台上的按钮功能
KXT7-1信号系统的操作台上集中了各种功能的控制按纽, 来实现操车设备的动作和运行。并且具有显示功能, 例如副罐的复阻在正常位置起的时候显示灯亮, 当复阻落时显示灯灭。信号工观察操作台上的显示屏就可以知道设备的运行状况, 这样便于信号工对操车设备进行操作, 保证设备安全运行。
新操作台上增加了LED发光二极管, 信号工可以直观的观察到设备的运行状态, 例如后阻在起的位置时, 对应操作台上的二极管亮, 此时如果操作其落下, 二极管灯灭, 这样便于信号工观察, 便于操作, 提高了工作效率。
结束语
以上两个优点极大地提高了绞车运行的安全性, 从目前使用以来系统工作稳定可靠, 安全有效地保障副井的正常提升, 满足了生产的需要。
摘要：晓明矿副井原有操车系统, 是以磁感应开关触发继电器然后电磁阀吸合的控制方式, 随着科学技术的不断发展, 这种控制方式已逐步被以PLC为核心的, 新型工业可编程序控制器所取代, 通过我矿这次副井信号电控系统改造, 并对现场实际施工情况的全面了解, 从闭锁方式的改变, 信号工操作这几方面阐述了PLC电控系统的优点, 通过这次设备改进极大地提高了操车系统运行的安全性。