大型造船龙门起重机PLC网络控制技术

1、大型造船龙门起重机 PLC网络控制技术摘 要：以PLC主站为中心，通过 Profibus-DP总线连 接大车、小车、起升变频器、各机构的远程 I/O 从站及编码 器，并通过太网连接上位机和司机室的触摸屏，构成了大型造船龙门起重机的智能网络控制系统 .关键词：造船龙门起重机； PLC ；变频器；触摸屏 中图分类号： U665 文献标识码： AAbstract ： Centering on the PLC master station， through the profibus-dp bus connected with cart ， trolley ， lifting of inverter ，

2、 the agencies from remote I/O station and encoder and through the mt net connected to the PC and the driver room touch screen ， it constitutes the intelligent network control system of large shipbuilding gantry crane.Key Words： Large shipbuilding gantry crane ； PLC； Inverter ； Touch screen1 引言 随着我国船

3、舶工业的快速发展，所建船舶的吨位也越来 越大，带动了造船龙门起重机的快速发展，特别是大跨距、 大吨位的大型造船龙门起重机广泛应用于船坞、船台等船体 建造场地，完成船体分段垂直升起和下降、平移行走和空中 翻身等功能的吊装任务。由于其结构复杂、机构多、机体庞 大，负载吨位一般都在几百吨以上，所以它的电气控制系统 必须要精准可靠。随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发 展，电气传动和自动控制领域也日新月异，大型造船龙门起 重机大都采用 PLC 和交流变频智能化、网络化的控制系统， 以降低投资成本， 提高控制的可靠性， 方便日常的维修保养。 由于篇幅有限，本文以一台 400 t 大型造船龙门起重机为例

4、仅对其PLC网络控制系统进行论述。2 PLC网络控制系统的组成2.1 硬件构成 大型造船龙门起重机一般都是由上小车、下小车、大车刚性腿及其行走机构、大车柔性腿及其行走机构、主控室和 各机构电控室、操作室和载人电梯等构成。其中上小车包括 1#起升机构、 2#起升机构和行走机构； 下小车包括 3#起升机 构、副起升机构和行走机构。大型造船龙门起重机的电气控制系统需要完成对上述 各机构发出工作指令进行速度控制、位置检测以及安全保护 等，完成升降、平移、分段空中翻身等吊装任务。2.2 控制系统结构该控制系统主要以可编程逻辑控制器为中心，组建以PLC主站为中心，通过 Profibus-DP总线一部分连接

5、大车、小 车及起升变频器，一部分连接各机构的远程 I/O 从站及编码 器，同时通过光缆建立以太网，连接上位机和司机室的触摸 屏。整个网络控制系统见图 1 所示。2.3 PLC的配置PLC以OMRON公司的CSIG-CPU45H乍为整个控制系统的主机，CSIG-CPU45H具有广泛的通讯功能、 便于分布式控 制的结构形式、简单便捷的操控界面。PLC系统的配置见下表 1 。3 控制系统的工作分析 整个结构构成了一个分布式的网络控制系统，各部分的 工作分析如下：3.1 电气控制室电气控制室作为整个电气控制系统的“大脑” ，内部安 装有PLC主站、上位机、刚柔腿大车行走控制柜、上下小车 行走控制柜、上

6、下小车起升控制柜。系统内各部件电气控制 柜的接触器、断路器及熔断器组成信号采集系统，各内部信 号的保护与采集、司机发出的操作命令等都通过 I/O 从站送 入PLC主站内。3.2 远程 I/O 从站远程 I/O 从站完成信号的 ?集，一方面将模拟量信号转换 为开关量信号传给PLC主控制器，另一方面开关量信号直接 进入PLC远程从站将收集的信号反馈给PLC主站，PLC主站执行逻辑控制程序，通过现场总线实现对起升、小车、大车 变频器的起动、停止、速度控制。上小车 I/O 站的主要作用是将电机保护信号及其小车内 机构的保护信号进行收集，如：上升终点信号、下降终点信 号、起重量限制器超载信号等；下小车中

7、的远程 I/O 从站主要作用是对电机保护信号和 相应的下小车机构中的保护信号进行收集，例如下降过程中 的终点信号等；大车刚性腿中的远程从站主要作用是电机保护信号的 收集以及大车刚性腿中的机构保护信号的收集；大车柔性腿的远程子站主要作用是对电动机中产生的 保护信号及大车柔性腿中的机构保护信号进行收集。3.3 司机室司机室也是一个远程 I/O 从站，可以实现人机信息和指 令的传递，操作者可以通过触摸屏了解到起重机的实时状态 参数，通过操作界面实现工作状态显示及故障报警：可以使 操作人员通过触摸屏画面观察到整机的运行状态，监控整个 系统内的接触器、断路器、变频器等设备的运行状态，监控 变频器的设定频

8、率、转速及当前实际的频率和转速、系统工 作状态等。也可以根据用户授权设定对个别参数进行修改，各终端 信号源根据控制精度和功能需要，在龙门起重机上安装检测 元件和电气限位开关，检测元件主要是编码器，它是信号的发出端，也是控制指令的接收端。3.4 变频器子站 在系统中设有绝对值编码器的子站，其作用主要是当其 作为从站使用时，通过主站向变频器发送指令，并且可以接 收其反馈的故障报告信号。 龙门吊中的上小车 1#号起升位置 的编码设备以及 2#号起升位置的编码设备和下小车主要的 起升位置中的编码设备主要是测验各个起升位置并且传送 到中央控制器。龙门吊中控制大车刚性腿运行状况的编码设 备，主要作用是检验

9、各自的运行状态，并将数据传送到中央 存储器。4 结束语 大型造船龙门起重机占地面积较大，各运行机构与中央 处理器（CPU）主站的距离一般较远，所以需要相应的在各 机构中设置远程I/O从站，PLC控制系统通过网络连接的通 讯方式控制变频器，同时也 ?集和读取变频器内部的信息。 通过 Profibus-DP 网络安装触摸屏和工控机等设备， 能完成对 整机性能的动态监测和故障排查，同时还可将设备连入互联 网，通过互联网的远程协助技术方便快捷地从专家那里获得 帮助，能迅速判断事故原因，缩短维修时间。大型造船龙门 起重机控制系统的网络化和智能化，是目前和今后一段时间 的发展方向。本网络控制系统通过在实验室反复测试、模拟运行，证明方案可行，能够实现控制要求参考文献1 鞠俊.大型造船造船龙门起重机电气控制设计D大连理工大学， 2014.2 刘普.基于PLC和变频器的港口门座起重机控制系