Drivebus光纖通訊在卸船機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

鄒新文

摘要：橋式抓斗卸船機(jī)是重要的港口卸料設(shè)備，卸船機(jī)控制系統(tǒng)中通訊的性能好壞直接影響整臺(tái)卸船機(jī)的控制性能。文章著重介紹AC800M與ABB交流變頻多傳動(dòng)之間的Drivebus光纖通訊技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及采用AC800M控制的硬軟件組態(tài)。

關(guān)鍵詞：橋式抓斗卸船機(jī)；變頻器；交流變頻；硬軟件組態(tài)

中圖分類(lèi)號(hào)：U653 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）11-0054-02

1 概述

橋式抓斗卸船機(jī)是散貨碼頭的重要機(jī)械，其電氣控制系統(tǒng)的可靠性對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，Drivebus光纖通訊采用CI858通訊模件通過(guò)NDBU-95連接到多傳動(dòng)單元，通訊速度快，除數(shù)據(jù)交換外，還提供監(jiān)測(cè)、診斷功能，并提供特殊的I/O接口，可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)之間的高度同步，提高了我們控制系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和通用性。全數(shù)字化光纖通訊模式的抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高，借助數(shù)字雙向傳輸?shù)奶攸c(diǎn)和先進(jìn)的設(shè)備管理系統(tǒng)，更有利于設(shè)備的可靠運(yùn)行。

2 系統(tǒng)介紹

我公司的主導(dǎo)產(chǎn)品橋式抓斗卸船機(jī)，電氣控制系統(tǒng)主要包括PLC控制器、5大機(jī)構(gòu)變頻器和電機(jī)、編碼器、管理系統(tǒng)等主要部件，卸船機(jī)的工作過(guò)程采用由抓斗升降、開(kāi)閉及小車(chē)牽引三個(gè)機(jī)構(gòu)組合成四卷筒機(jī)構(gòu)，通過(guò)四個(gè)卷筒上鋼絲繩的收放完成抓斗閉合取料、打開(kāi)卸料。主要機(jī)構(gòu)包括起升機(jī)構(gòu)、開(kāi)閉機(jī)構(gòu)、小車(chē)機(jī)構(gòu)（與俯仰機(jī)構(gòu)共用同一變頻器）、大車(chē)行走機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)都采用交流變頻控制。變頻器選用ABB公司的ACS800提升機(jī)控制固件變頻器。

3 系統(tǒng)硬件配置及說(shuō)明

卸船機(jī)電氣控制系統(tǒng)PLC選用AC800M系列，CPU選用PM856。PLC與變頻器通訊模塊選用CI858及NDBU-95通訊模件，變頻器上增加DDCS光纖通道適配器RDCU-02C。將光纖插入NDBU-95的master通道，與變頻器連接的光纖插入CH0～CH3通道。

硬件網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)圖如1所示。

4 軟件配置

4.1 AC800M配置

采用AC800M編程操作軟件Compact Control Builder 5.0進(jìn)行配置，打開(kāi)A Compact Control Builder 5.0，在“Controllers”——“PLC_1”——“Hardware AC 800M”上點(diǎn)擊右鍵，選擇“New Unit”，再選擇“CI858”來(lái)配置模塊。

4.2 激活CI858傳動(dòng)通道

打開(kāi)AC800M編程操作軟件Compact Control Builder 5.0，在“Controllers”——“PLC_1”——“Hardware AC 800M”——“CI858”點(diǎn)擊右鍵，選擇“New Unit”——“Drive Channel”來(lái)激活CI858傳動(dòng)通道。

4.3 配置ACS800變頻器

CI858第一端口通過(guò)光纖與傳動(dòng)CH0連接， 然后在編程軟件里“0 Drive Channel”上點(diǎn)擊右鍵選擇“New Unit”——“ABB Engineered Drive”來(lái)添加變頻器模塊。

以同樣的方式對(duì)其他變頻器進(jìn)行配置，共配置起升、開(kāi)閉、小車(chē)/俯仰、大車(chē)等4個(gè)ACS800變頻器，站點(diǎn)號(hào)分別為1、2、3、4，站點(diǎn)號(hào)必須與參數(shù)98.4設(shè)定一致。

4.4 ABB變頻器（提升機(jī)應(yīng)用程序+N652）參數(shù)設(shè)置

按照RDCU-02C適配器模塊的用戶(hù)手冊(cè)進(jìn)行硬件調(diào)整：

參數(shù)98.2（Comm.Module） 設(shè)為：ADVANT

參數(shù)98.4（CHO NODE ADDR）設(shè)為：1（其他三個(gè)變頻器設(shè)為2、3、4）

參數(shù)71.5（DSET BASE ADDRESS）設(shè)為：10（用于和PLC進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通訊的第一個(gè)數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)集號(hào)）

這樣就完成了AC800M與變頻器之間的基本通訊設(shè)置。其他通訊參數(shù)設(shè)置請(qǐng)參照《ACS800提升機(jī)應(yīng)用程序7.x》，在PLC動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表中設(shè)置變量，并且下載在線(xiàn)后，在圖2的Status里可以觀察到過(guò)程數(shù)據(jù)的數(shù)值及變化。

5 Drivebus光纖通訊在卸船機(jī)應(yīng)用的特點(diǎn)

卸船機(jī)抓取物料時(shí)，應(yīng)將主令開(kāi)關(guān)往閉合方向打到最大位置，緊接著再往起升方向打到最大位置，此過(guò)程應(yīng)在兩秒的時(shí)間內(nèi)完成。這樣，開(kāi)閉電機(jī)自動(dòng)加速至穩(wěn)速運(yùn)行，快要閉合時(shí)自動(dòng)減速，實(shí)現(xiàn)軟件閉斗，與此同時(shí)，起升電機(jī)松開(kāi)抱閘，進(jìn)入電流環(huán)控制，使起升鋼絲繩有一定的上提力，以保證抓斗在閉合過(guò)程中能往下沉抓滿(mǎn)物料，并且保持起升鋼絲繩不松弛。在抓斗達(dá)到閉合位置時(shí)，使開(kāi)閉電機(jī)也轉(zhuǎn)入限負(fù)荷控制（電機(jī)電流約為額定電流的50%左右），時(shí)間為0.5秒，從而使起升繩與開(kāi)閉繩在抓斗上升之前負(fù)荷基本平衡。然后起升、開(kāi)閉以負(fù)載平衡的方式提升抓斗，使起升、開(kāi)閉電機(jī)的轉(zhuǎn)矩分配均勻，鋼絲繩受力均勻，若抓斗處于打開(kāi)狀態(tài)，則自動(dòng)投入位置平衡，使抓斗在升降過(guò)程中保持開(kāi)度不變。該過(guò)程中需要雙機(jī)構(gòu)協(xié)同控制，變頻器必須將電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)矩和位置參數(shù)通過(guò)Drivebus發(fā)送到PLC，PLC經(jīng)計(jì)算后再將控制參數(shù)發(fā)給變頻器進(jìn)行控制。

卸船機(jī)抓斗在抓料卸料的半自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行過(guò)程中需要實(shí)時(shí)計(jì)算抓斗的位置；抓斗開(kāi)閉自動(dòng)化需要開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的位置檢測(cè)數(shù)據(jù)。因此，做速度閉環(huán)控制的光電編碼器通過(guò)ACS800變頻器轉(zhuǎn)換成位置數(shù)據(jù)通過(guò)Drivebus傳送到PLC，這樣比早期系統(tǒng)省去了一個(gè)專(zhuān)門(mén)檢測(cè)位置的絕對(duì)值編碼器。正是應(yīng)用了Drivebus光纖通訊技術(shù)，也使卸船機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、快速、準(zhǔn)確地采集到豐富的數(shù)據(jù)，以滿(mǎn)足人機(jī)界面運(yùn)行圖、趨勢(shì)圖、報(bào)警、安全聯(lián)鎖和數(shù)據(jù)管理等需要。Drivebus光纖通訊響應(yīng)速度是目前所有通訊方式里最快的一種，因而更加適合全數(shù)字交直流調(diào)速系統(tǒng)對(duì)于快速的時(shí)間響應(yīng)要求，從而大大提高了效率。

6 結(jié)語(yǔ)

采用Drivebus光纖通訊，不但和其他總線(xiàn)通訊方式一樣，節(jié)省了相關(guān)硬件費(fèi)用，如I/O模塊、電源隔離器、控制柜、編碼器方面的費(fèi)用以及施工布線(xiàn)的費(fèi)用，而且調(diào)試簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器之間的高度同步，從而提高了我們控制系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和通用性；同時(shí)大大降低了系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用，為卸船機(jī)整機(jī)的安全生產(chǎn)提供了重要的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

[1]ABB公司.Drivebus適配器模塊RDCU-02C用戶(hù)手冊(cè)[S].

[2]ABB公司.ACS800提升機(jī)應(yīng)用程序7.2x[S].

[3]ABB公司.ABB CBM組態(tài)指南[S].

（責(zé)任編輯：吳 濤）