3000噸浮吊吊機(jī)PLC應(yīng)用

巢峰

摘要：海上大型浮吊控制系統(tǒng)復(fù)雜，主要包括變幅、主鉤、輔鉤、小鉤、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制，此外還牽涉到許多輔助系統(tǒng)如限位、剎車、離合器、重量傳感器等，它們之間存在著錯(cuò)綜復(fù)雜的邏輯關(guān)系，因此電氣系統(tǒng)是否可靠直接關(guān)系到浮吊的安全作業(yè)。

關(guān)鍵詞：3000噸浮吊 起重機(jī) PLC

0 引言

傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)將繼電器，定時(shí)器，接觸器等電氣原件按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái)，如果應(yīng)用在大型吊機(jī)這樣的復(fù)雜系統(tǒng)上，則會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)連線繁瑣，控制柜龐大， 故障點(diǎn)多， 維修困難。而采用PLC系統(tǒng)則可以通過(guò)設(shè)計(jì)控制邏輯程序和即插件式模塊化結(jié)構(gòu)，組成網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，因此維修方便，可靠性高，體積小，速度快[1]。

1 3000噸吊機(jī)上PLC硬件[2]

該吊機(jī)所采用的Rockwell PLC主要硬件如圖1所示：

圖 1 3000噸吊機(jī)PLC硬件組成

1756-PA72背板型電源模塊不僅為CPU、輸入和輸出模塊提供工作電源，而且CPU、輸入和輸出模塊也通過(guò)背板進(jìn)行通訊。

CPU模塊是可編程控制器的核心， 由微處理器和存儲(chǔ)器組成，吊機(jī)上使用的是Logix 5563 CPU主要用于存儲(chǔ)和運(yùn)行吊機(jī)控制程序，CPU中帶有1756-BA2型蓄電池，需定期進(jìn)行更換，以保證程序不丟失。

輸入輸出模塊是PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接的接口。輸入模塊用于接收和采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸入信號(hào)，吊機(jī)上主要包括24V DC 1756-IB16開關(guān)量輸入模塊和4-20mA 1756-IF61模擬量輸入模塊。開關(guān)量輸入信號(hào)主要是限位和駕駛室的按鈕信號(hào)，如驅(qū)動(dòng)電機(jī)的剎車限位、駕駛室的主鉤離合器選擇按鈕等。模擬量輸入信號(hào)主要是操作手柄的電機(jī)速度參考指令信號(hào)和重量傳感器信號(hào)，如主鉤電機(jī)轉(zhuǎn)速參考值信號(hào)和主鉤噸位傳感器信號(hào)。

輸出模塊用于向執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出控制信號(hào)。主要包括24V DC 1756-OW16I開關(guān)量輸出模塊和4-20mA 1756-OF6CI模擬量輸出模塊。在吊機(jī)上開關(guān)量輸出模塊主要通過(guò)電磁閥來(lái)執(zhí)行，如大絞車剎車離合器控制電磁閥，驅(qū)動(dòng)電機(jī)剎車控制電磁閥。模擬量輸出都是輸出給變頻器來(lái)控制各個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

上述所提到的剎車電位、按鈕、操作手柄、重量傳感器、電磁閥、變頻器等都是屬于外部設(shè)備，PLC通過(guò)接受各種外部設(shè)備的輸入信號(hào)，在程序內(nèi)部經(jīng)過(guò)預(yù)先編寫好的程序處理然后輸出給同樣屬于外部設(shè)備的相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)吊機(jī)的各種功能控制。

編程設(shè)備通常為一臺(tái)PC，通過(guò)以太網(wǎng)和PLC上的1756-ENBT模塊通訊，可以將編寫好的程序下載到PLC的CPU中，也可以將CPU中已儲(chǔ)存的程序上傳到PC中進(jìn)行在線修改，在修改時(shí)吊機(jī)不可處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

2 3000噸吊機(jī)上Rockwell PLC軟件

本吊機(jī)使用的是Rockwell RsLogix 5000型PLC，首先通過(guò)通訊管理工具Rslink可以查看處于在線工作狀態(tài)的站點(diǎn)。選擇站點(diǎn)IP地址為192.168.100.1756的1756-A13/A背板，可以看到如圖2所示的所有模塊，其中PLC2133為CPU，用于存儲(chǔ)和運(yùn)行程序，1756-ENBT是不同IP地址站點(diǎn)之間的以太網(wǎng)通訊模塊，SST-PFB-CLX是可用來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展的Pribus通訊模塊，1756-IB16和1756-OW16I是開關(guān)量輸入輸出模塊，1756-IR16I和1756-IF61是模擬量輸入模塊，1756-OF6CI是模擬量輸出模塊。輸入模塊通過(guò)背板將信號(hào)傳給CPU，CPU又通過(guò)背板將輸出信號(hào)傳給輸出模塊。

圖 2處于在線工作狀態(tài)的站點(diǎn)

常規(guī)電氣系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，我們需要對(duì)應(yīng)圖紙一段段的用萬(wàn)用表排除故障，比較費(fèi)時(shí)間和精力，而應(yīng)用RsLogix 5 000 PLC軟件則可以使故障點(diǎn)的檢查過(guò)程簡(jiǎn)化。我們可以通過(guò)編程電腦把CPU中的程序上傳，然后打開梯形圖，如圖3所示，這段程序是允許吊機(jī)變幅操作的梯形圖，通過(guò)梯形圖我們可以直觀地看出變幅操作需要滿足哪些條件，也就是這段程序上的所有觸點(diǎn)必須為都綠色，假如Power_On_24VDC觸點(diǎn)沒(méi)有變綠，那么Boom_RPI繼電器也不會(huì)變綠，由此我

們可以判斷是因?yàn)闆](méi)有24V電源導(dǎo)致變幅無(wú)法操作，這樣省去了大量花時(shí)間查圖紙和量電路的過(guò)程，爭(zhēng)取在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)吊機(jī)功能[3]。

圖 3 允許吊機(jī)變幅進(jìn)行操作的梯形圖

吊機(jī)主鉤由兩部電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此兩部電機(jī)的同步至關(guān)重要，我們可以在主鉤進(jìn)行吊重的時(shí)候利用PLC建立趨勢(shì)圖來(lái)觀察主鉤兩個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流是否一致。如圖4所示，建立操作手柄參考轉(zhuǎn)速、吊重、1號(hào)電機(jī)電流、1號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速、2號(hào)電機(jī)電流、2號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速這5條曲線，主鉤在吊重2 946噸的情況下慢慢釋放吊重至1 385噸，在這段過(guò)程的趨勢(shì)圖中我們發(fā)現(xiàn)1號(hào)和2號(hào)電機(jī)的電流下降曲線與吊重負(fù)荷下降曲線一致，2部電機(jī)的轉(zhuǎn)速也能很好的跟隨操作手柄發(fā)出的參考信號(hào)，因此可以判斷主鉤處于良好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)[4][5]。

3 結(jié)論

經(jīng)過(guò)3 000噸浮吊建造交付使用兩年的實(shí)踐檢驗(yàn)證明，這套PLC系統(tǒng)的軟件運(yùn)行穩(wěn)定可靠，硬件故障率低。并且根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，利用PLC可現(xiàn)場(chǎng)修改控制邏輯的優(yōu)點(diǎn)對(duì)軟件進(jìn)行的改進(jìn)更是不斷完善了吊機(jī)的性能。

參考文獻(xiàn)

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[3] 劉慶詩(shī). 吊機(jī)控制系統(tǒng)改造[J]. 中國(guó)修船，2004.

[4] 曹玲芝. 基于偏差耦合的起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)同步控制[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2008.

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