PLC應用論文文檔范文

PAGEPAGE1PLC應用論文北京飛豬PLC在行車電氣控制回路改造中的應用作者：李林靜,江月新,胡杰嘉,本文關鍵詞語：電力拖動變頻調速可編程控制器1引言某廠抓礦行車采取繞線式異步電動機轉子串接頻敏電阻器進行啟動和調速，這種繼電器-接觸器控制方式在實際運行中存在著下面問題:(1)行車工作環(huán)境惡劣，工作任務繁重，電動機所串頻敏電阻器燒損、斷裂和接地故障時有發(fā)生，造成電動機頻繁燒損;(2)由于機體震動及導電性粉塵環(huán)境，繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的可靠性差、故障率高、維護困難、維護費用高、檢修工人疲于維護;(3)轉子串頻敏電阻器調速，機械特性軟，負載變化時，運行不平穩(wěn)，且運行中頻敏電阻器長期發(fā)熱，電能浪費嚴重;(4)各接觸器在大電流狀況下頻繁分斷、吸合，造成電網(wǎng)高次諧波污染嚴重，電網(wǎng)功率因數(shù)低。于是該廠采取了PLC代替了繼電器-接觸器控制，將變頻器代替電動機轉子串頻敏電阻器的調速方式，改造后，運行效果顯著，解決了以上問題。2PLC控制的行車變頻拖動系統(tǒng)構成2.1系統(tǒng)構成行車的大車、小車、抓斗提升、抓斗開閉電機都需運行，大車有兩臺電機同時驅動，小車、抓斗提升、抓斗開閉各為一臺電機驅動，整個系統(tǒng)有5臺電機。為了保證各部分安全運行互不影響，采取了4臺變頻器拖動，并用4臺PLC分別加以控制，系統(tǒng)構成如此圖1所示:圖1PLC控制變頻拖動系統(tǒng)構成PLC接收主令控制器的速度控制信號，該信號為數(shù)字量控制信號，信號電平為AC220V。這些信號包含:主令控制器發(fā)出的正、反轉信號、電機過熱保衛(wèi)信號、安全限位信號及啟動、急停、復位、零鎖等信號，全部信號采取匯點式輸入。PLC針對這些信號完成系統(tǒng)的邏輯控制功能，并向變頻器發(fā)出起、停、正、反轉及調速等控制信號，使電動機處于所需的工作狀況。變頻器接收PLC的控制信號，并按設定向電機輸出可變頻、變壓的電源，進而實現(xiàn)電機的調速。作人員按實際需要通過主令控制器向PLC發(fā)出各種控制信號。提升電機鄙人放重物時，電機反轉，由于重力加速度的原因，電機處于再生制動狀況，拖動系統(tǒng)的機械能轉化為電能，并存儲在電壓型變頻器的濾波電容器的兩端，使直流電壓不斷上升，以至能夠擊穿電器絕緣，當電壓上升到設定值時，接入泄能電阻來消耗直流電路的這部分能量，保證變頻器安全運行。2.2變頻器與PLC通信系統(tǒng)采取現(xiàn)場總線方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模仿量或開關量方式控制變頻器。系統(tǒng)中，小車及提升變頻器通過選件模塊連接至Profibus-DP總線上，綜合考慮傳輸?shù)膶崟r性及穩(wěn)定性，系統(tǒng)選用PPC-3作為傳輸格式，波特率選擇387.5kbps。采取總線構造后，系統(tǒng)進一步優(yōu)化，詳細表現(xiàn)如下:(1)布線簡單只需1根兩芯的屏蔽雙絞線，而采取其余方式至少要4根電纜，進而減少了維護工作。(2)給定穩(wěn)定避免了因信號的漂移、電磁干擾等眾多因素而引起模仿量給定抖動，因而系統(tǒng)速度給定愈加可靠。(3)速度連續(xù)相對于采取開關量作為速度給定的系統(tǒng)，速度給定由離散量變成了連續(xù)量，使得變頻器能夠承受來自PLC的速度微調指令，以實現(xiàn)抬吊作業(yè)平衡。2.3備用應急系統(tǒng)當總線干纜或總線上某點出現(xiàn)損壞時，有可能使系統(tǒng)無法正常工作。因而，系統(tǒng)中設有一套備用的系統(tǒng)，以防止緊急情況下總線不能正常使用，但又不能停止作業(yè)的工況。變頻器設有兩套控制方式，一套采取總線通信，用于正?？刂?一套采取開關量控制，用于應急狀態(tài)。通過PLC切換兩套參數(shù)，兩套參數(shù)在手柄檔位的速度給定上完全一致，因而從使用角度感覺不出兩套參數(shù)的切換。2.4同步與糾偏行車在抓斗提升抬吊作業(yè)時，系統(tǒng)進入自動糾偏形式，以保證吊鉤在抬吊時鋼絲位置同步。由于機械安裝時磨擦阻轉矩，機械抱閘的調整不可能完全一致，因而系統(tǒng)不采取動態(tài)實時糾偏，而采取一種折衷方案，其工作原理為:首先，系統(tǒng)在PLC中設置2個閾值，閾值1用于啟動吊鉤的自動糾偏，閾值2用于結束自動糾偏;其次，PLC讀入安裝在起升卷筒上編器的并實時計算起升高度;再次，PLC比較所讀入的2個起升高度，當2個高度之差大于閾值1時，PLC將一個微小的速度偏差量疊加在由手柄確定的基準速度上，當兩個高度之差小于閾值2時，取消該偏差量，通過慣性進一步減少起升高差;最后，PLC將計算后的速度值能過Profibus-DP至變頻器中，作為抓斗提升電機的速度給定。3PLC軟硬件設計及應用3.1PLC的硬件設計行車大車、小車、抓斗提升、抓斗開閉電機分別由不同的PLC控制，大車、小車、提升、開閉電機都運行在電動工作狀況，變頻器及PLC的控制構造及軟、硬件實現(xiàn)基本一樣。提升電機運行狀況有電動、反接制動、再生制動等狀況，變頻器及PLC之間的控制構造較大車、小車復雜。以提升電機為例，其PLC的I/O接線如此圖2所示，變頻器接線圖如此圖3所示。3.2車的工作經(jīng)過圖2PLC系統(tǒng)的I/O接線圖圖3變頻器接線圖當行車的駕駛室及橫梁攔桿的門關好后，1#、2#安全開關的常閉接點翻開，急停開關斷開，主令控制器置于零位，此時能力按下啟動按鈕，接通電源。當主令控制器置于上升檔位，電機正轉，通過調節(jié)速度檔位，控制變頻器輸出不同的電壓，到達調節(jié)抓斗提升電機的轉速。當主令控制器置于下降3擋且滿負荷時，電機正轉，此時電機處于反接制動狀況。當主令控制器置于下降2擋且負荷較重時，為強迫下降階段，電機反轉，在重力加速度的作用下，電機進入再生制動狀況。另外，當電機由穩(wěn)定高速向低速換檔極快時，電機也會進入再生制動狀況。當主令控制器置于下降1擋時，電機反轉，處于電動狀況。運行中，不管何種原因電機停止運轉，為防止重物急速下降，保留了原來的三相液壓制動器。在緊急狀況下，可按下急停按鈕，一方面機械制動器動作，另一方面，將變頻器緊急停機控制端EMS接通，變頻器停止工作。當抓斗提升電機因故障跳閘，熱繼電器動作，電機過載等動作，在故障排除后，可按下復位按鈕，接通變頻器復位控制端RST，使變頻器恢復到運行狀況。3.3PLC的軟件設計選用FXON系列PLC，采取摸塊式編程，詳細模塊如下:(1)高度換算功能塊。用于將格雷轉換成二進制，二進制轉換成起升高度及起升高度偏差調整;(2)變頻器開關量控制功能塊。用于大車、小車及抓斗起升變頻器起動、停止和速度給定的開關量控制;(3)變頻器的通信控制功能塊。用于大車、小車、提升電機變頻器的啟動、停止、速度給定。還用于變頻器的控制字與狀況字的讀取。圖4為大車的軟件控制流程圖，小車、提升電機、開閉電機的軟件流程圖和大車的類似。3.4安全保衛(wèi)辦法(1)配電部分:除設有缺相、過流、短路等保衛(wèi)外，還在行車兩側端梁及平臺處設置2只安全開關，只要開關均閉合時，才允許行車運行。在行車上還設有登機懇求及應答按鈕，用于行車工作中其它工作人員的安全登機。(2)變頻器部分:選用的ACS600系列變頻器具有電機過載、缺相、接地、過流、直流母線過壓等保衛(wèi)，抓斗提升電機及小車變頻器當切換至總線控制方式時具有通信故障監(jiān)視功能。(3)行程開關保衛(wèi):各機構均設有行程限位保衛(wèi)。單動工況時，小車及抓斗提升限位開關各自;聯(lián)動工況時，小車1后限位及小車2前限位作為聯(lián)動工況允許條件，小車1前限位及小車2后限位做為小車限位，起升1及起升2只要有一個限位動作，則視為起升限位。(4)其它保衛(wèi):所有機構均有零位保衛(wèi)、過流保衛(wèi)。抓斗提升機構還有超載保衛(wèi)及超速保衛(wèi)。當超速開關動作時，斷開變頻器主接觸器電源。4結束語PLC控