PLC在天車系統(tǒng)中的應用

房光明

摘 要：結(jié)合天車結(jié)構(gòu)及電氣系統(tǒng)的情況，從自身的工程經(jīng)驗角度出發(fā)，多角度探討了PLC天車電氣控制系統(tǒng)設計主要注意的問題，希望對于今后提升天車系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)控制自動化水平有所幫助。

關鍵詞：天車設備，PLC，變頻器技術，設備優(yōu)化

1 引言

考慮在外部環(huán)境惡劣且復雜的工況要求下的天車來說，由于電氣設備老化導致存在著控制系統(tǒng)的不完善、不精確的問題，這樣自然會造成天車運行事故率有所提升，不利于實現(xiàn)正常化的生產(chǎn)要求。因此，應充分借助于PLC技術的優(yōu)勢，實現(xiàn)天車電氣控制系統(tǒng)的進一步優(yōu)化，有效實現(xiàn)事故率降低，以滿足可持續(xù)化生產(chǎn)的要求。

2 天車結(jié)構(gòu)及電氣系統(tǒng)簡介

2.1 天車結(jié)構(gòu)

針對工作中的天車設備進行分析，其主要是通過大車電動機驅(qū)動，并順著車間內(nèi)兩旁軌道來進行縱向以及前后的運行；其中，小車電動機驅(qū)動小車和提升機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)軌道上的橫向左右運動；在作業(yè)的過程中，針對垂直方向運行來說則是依靠起重機來進行驅(qū)動。由于電氣控制設備以及機械設備相互配合，才能滿足天車中進行縱向、橫向、垂直等方面的運動要求。

2.2 天車電氣系統(tǒng)

結(jié)合天車的運動工況要求，基于PLC的天車電氣系統(tǒng)來說，主要涉及到以下六個模塊內(nèi)容：大車運行機構(gòu)模塊；主起升機構(gòu)模塊；配電保護模塊；副起升機構(gòu)模塊；小車運行機構(gòu)模塊；PLC 控制模塊等。在上述的模塊中，能滿足天車的工況要求，能夠涉及到變頻器、PLC控制系統(tǒng)、制動器的控制、同步與糾偏系統(tǒng)以及安全保護系統(tǒng)等方面內(nèi)容。首先，對于聯(lián)動臺上的主令控制器的手動控制進行操作，借助于MPI總線，能夠?qū)崿F(xiàn)PLC的CPU通信要求，并能將相應的指令信號傳送給PLC模塊，CPU則根據(jù)上述指令信號的要求，經(jīng)過相應的處理，并在此基礎上進行輸出控制信號，能夠?qū)崿F(xiàn)將相關的信號傳遞到控制器范圍。在這樣情況下，實現(xiàn)接觸器的帶動，滿足天車內(nèi)部控制系統(tǒng)的運行模式要求。同時，應結(jié)合天車中的各限位開關信號的情況，能夠?qū)⑾鄳男畔⑦M行有效反饋處理給PLC，能夠?qū)崿F(xiàn)天車作業(yè)的安全保障要求。

3 PLC在天車電氣控制系統(tǒng)中應用

這里結(jié)合基于PLC控制系統(tǒng)的天車電氣系統(tǒng)特點，分別就以下方面來重視探討PLC技術應用在天車天氣控制系統(tǒng)中相關問題，希望對于今后的設計有所幫助。

3.1 變頻器選擇

這里考慮天車的運動特點以及工況要求，選擇FR-A740系列變頻器，相比而言，其所具備的性能優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下方面[1]：一是，具有較高的安全性能要求，能實現(xiàn)自身保護功能要求，實現(xiàn)系統(tǒng)整體的安全性能得到提升；二是，進一步優(yōu)化軟件性能，針對核心控制程序的特點，分別對于天車運行中的電氣制動、轉(zhuǎn)矩控制以及速度控制等方面的變量負載參數(shù)進行優(yōu)化；三是，通過實現(xiàn)限流作用，能有效控制好啟動時對電網(wǎng)沖擊的問題；四是，具有零速全轉(zhuǎn)矩功能?？紤]到吊鉤由運行狀態(tài)降為零的情況下，系統(tǒng)則是存在相應的轉(zhuǎn)矩，并產(chǎn)生確認轉(zhuǎn)矩，一直將電磁制動器實現(xiàn)電動機軸抱住為止，這樣能實現(xiàn)防止溜鉤。

3.2 PLC 程序選用及其應用

結(jié)合天車工況要求中的輸入輸出信號的數(shù)量、參數(shù)、性能等方面的情況，PLC則是采用西門子公司的 S7-200CN 系列控制器，選擇塊式編程，其不僅具有豐富功能指令、可靠性較高等特點，還具有以下的特點[2]：一是，具備兩個RS485通訊編程口，能完善變頻器開關量控制功能，能有效實現(xiàn)變頻器起停和速度給定的開關量控制的多樣化需求；能在工作過程中，有效實現(xiàn)相應的MPI通訊協(xié)議、PPI 通訊協(xié)議以及自有定義化方式等，有效實現(xiàn)增強了變頻器的通信控制功能，還能結(jié)合實際需求來實現(xiàn)小車及升降機構(gòu)的控制要求；二是，具備六個獨立的30kHz 高速計數(shù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)二進制碼轉(zhuǎn)換為起升高度的要求，還能結(jié)合實際需求來進行細微化地調(diào)整相應的起升高度偏差情況，保證天車的平穩(wěn)化運行要求；三是，具有備用應急系統(tǒng)功能。針對在特殊情況下的總線干纜出現(xiàn)的損壞點的問題，系統(tǒng)配置相匹配的控制系統(tǒng)，能夠滿足緊急情況下依然保持作業(yè)條件。

當前，針對天車 PLC 和變頻器控制系統(tǒng)的來說，主要是通過總線通信以及開關量控制的方式進行，前者則是主要負責進行正常化的操作作業(yè)，后者則是負責相應的應急作業(yè)。每當存在著總線緊急來說，可以利用PLC系統(tǒng)進行兩套參數(shù)的切換處理，能夠?qū)崿F(xiàn)總線通信切換至開關量控制，并能實現(xiàn)向相應的通信故障信號反饋于主操作界面。其中，上述兩條參數(shù)設定往往具有相同的作業(yè)速度，并沒有體現(xiàn)出作業(yè)角度中的參數(shù)切換情況，在相應的報警信號響應后，則是要求專業(yè)人員來進行總線通信故障的排查工作，并完成故障之后切換為總線控制狀態(tài)。

在自動糾偏與電氣同步的過程中，考慮到雙溝式天車情況，作業(yè)模式啟動后則處于自動糾偏模式狀態(tài)，這樣能有效實現(xiàn)同步雙鉤作業(yè)位置的要求。如果針對偏斜量超過系統(tǒng)限定值來說，則會啟動糾偏指令發(fā)生器。但應注意到，PLC系統(tǒng)并非呈現(xiàn)出動態(tài)實時糾偏的情況，而是利用兩個閾值的設定來進行相關天車的糾偏控制。其中，PLC可編程控制器軟件控制主程序圖參見圖1所示。

3.3 安全保護

（1）變頻器部分的保護。由于采用FR-A740 系列變頻器，考慮到其在應用過程中存在著過壓、過載、短路、失速、缺相等方面的故障情況，可以實現(xiàn)天車中相關故障的監(jiān)視以及信息通信安全管理工作；

（2）安全門開關連鎖保護。結(jié)合人天車橋機兩側(cè)端梁和平臺處的三只安全門開關，保證其所處于閉合狀態(tài)中，方可實現(xiàn)天車的有效運行。對于打開情況來說，接觸器并不工作。對于總接觸器倆說，總要位于吸合狀態(tài)，如果存在任何一個被打開的門，就造成控制回路的問題會使得接觸器釋放，這樣就可以避免由于天車出現(xiàn)設備突然起動所造成的危害情況。

（3）行程保護。在天車系統(tǒng)中，運動機構(gòu)部分有存在著相應的限位保護情況。涉及到主副勾，大車運行和小車運行等情況。但觸碰限位開關的情況下，能實現(xiàn)運行方向的電源被切斷，這樣就會造成天車僅僅可以從相反方向運行。

（4）超載保護。在進行作業(yè)的過程中，如果起重量超過天車設計的95%的情況下，則會觸發(fā)報警，并自動停止運轉(zhuǎn)，這樣情況下，只能下降起重機，而避免出現(xiàn)上升操作。

4 結(jié)語

綜上所述，在天車控制系統(tǒng)過程中，能充分結(jié)合變頻器控制技術和PLC 可編程控制技術，能全方位有效提升天車設備的節(jié)能性、調(diào)速性能以及運行效率等，實現(xiàn)安全性水平的提升?；赑LC 和變頻器系統(tǒng)的天車設備在工業(yè)化各個領域中越來越多，希望隨著工業(yè)技術的進步，能進一步提升天車設備的工作效率以及安全性。

參考文獻：

[1] 詹博.無人天車電氣控制系統(tǒng)中的變頻器選擇與PLC通信[J]. 信息記錄材料， 2018年3期.

[2] 畢勝. 基于可編程邏輯控制器的橋式天車技術改造[J]. 設備管理與維修， 2018年22期.