一种控制卷扬提升装置

1、技术交底书1、名称一种控制卷扬提升装置2、所属技术领域电气3、现有技术卷扬上料小车是石灰竖窑的主要设备之一，广泛应用于冶金、有色金属等行业。该设备在整个系统中起着至关重要的作用，它能否正常运行直接影响竖窑炉况、产品产量和质量。现有卷扬上料小车走行的各位置点由电缆卷盘的主轴通过蜗轮蜗杆带动凸轮开关来检测，各凸轮开关的接点信号通过碳刷和电缆卷盘上的滑环再通过两根扁平电缆送回地面上的控制盘。上料小车走行电机用绕线电机，靠切换电机转子电阻来实现电机的起、停、调速控制。所需动力线和信号线都很多，因此使用了两根扁平电缆。其中每根扁平电缆中有动力芯线3根，用于台车行走马达主回路的定、转子接线。控制芯l5根。

2、由于采用机械式凸轮开关调整位置、因凸轮开关固有的机械特性其触点部分故障较多，调整不便且运行精度低，直接影响到上料小车走行位置的检测精度，严重的话甚至会造成小车失控等现象，对竖窑整个上料系统设备造成很大危害。走行电机用绕线电机，靠切换电机转子电阻来实现电机的起、停、调速控制，会增加小车电机的故障发生率。4、发明目的本发明目的在于提供一种新的基于计算机控制卷扬上料小车装置采用上位PC机利用工业监控软件组态王实现对整个控制系统的监控，PLC对变频器实现控制，由变频器控制小车拖动电动机上行过程实现低速启动，高速运行，低速安全稳定可靠停车，下行过程同样实现低速启动，高速运行，低速准确停车。5、技术方案

3、见图55.1小车定位整个系统运行遵循设定曲线按慢-快-慢实现小车的上升、下降。起变速点由智能主令控制器控制现采用绝对型旋转编码器组成的智能主令开关控制器控制，系统在控制小车上升、下降过程中需要6个点，即上加速、上减速、上到位、下加速、下减速、下到位，现在采用的方案是智能主令控制器与编码器（PLC）结合对料车进行定位，通过数字面板来调整料车位置，如料车位置发生变化，只需在操作面板上改变料车位置的数值即可完成对料车的定位。小车定位信号送至中央控制器PLC，见图1。5.2中央控制器 见图35.2.1 PLC的选择和配置来自小车定位信号见图2 送至中央控制器PLC数字量输入模块 140DAI75300

4、见图3，能够满足工艺的需求。输入点用来监控小车的运行状态和系统的运行情况，输出点用来控制变频器从而对小车实现控制。PLC单元配有通讯口，实施和上位机以及变频器的通讯。5.2.2 软件设计上位机既可以对PLC实现编程，又可以通过工业监控软件组态王对PLC实施监测和控制。编程软件使用WindowsNT2000环境下的Concept软件进行编程。上位机选用美国Intellution公司iFIX作为开发软件。5.3 变频调速装置 见图4变频器采用ATV-68C13N6 系列变频器，用它来控制小车。电动机选用YTSZ-250M-4 55kw。交流电源采用工频单相交流380 V。为使电动机准确停车，变频器

5、配有外接制动器，采用能耗制动。变频器的速度控制信号来自中央控制器程序处理模拟量输出模块140ACO13000输出420MA，从而实现电动机的平稳调速和准确停车。6、有益效果该装置自运行以来，稳定可靠，操作简便、设备维护量小、功能齐全。不仅克服了老式主令因凸轮和触点组成，触点部分故障率高等缺点，而且通过上位PC机利用工业监控软件组态王实现对整个控制系统的监控，中央控制器对变频器实现控制，由变频器控制小车拖动电动机上行过程实现低速启动，高速运行，低速安全稳定可靠停车，在很大程度上避免了小车过顶、掉底等直接影响竖窑正常生产的重大故障。7、图面说明图1 上料小车定位结构图图2 上料小车位置分布图图3

6、中央控制结构图图4 变频器接线图图5 系统总图8、实施例81小车定位整个装置控制点多，不但要求有位置检测、数据处理、数值报警，而且控制精度要求较高。现小车定位检测由现场变送单元、连接电缆等主要部件组成。现场变送单元结构由机座、传动机构和旋转编码器组成;现场变送单元安装在现场，与受控设备(小车卷扬电机)传动轴钢性连接，通过旋转编码器和连接电缆将现场小车位置信号送至主控单元，主控单元结构由可编程控制器、输出继电器、控制电源等组成，主控单元与现场检测变送单元通过连接电缆连接，共同组成智能主令控制器。如图1所示。通过旋转在主令工作时，由受控设备通过现场检测变送单元的传动机构带动编码器一起旋转，编码器产

7、生一系列位置码并送到可编程序（plc）的输入端，在plc内部进行数学运算处理，同时与操作面板中可调的设定参数相比较，在合适的位置发出相应的控制信号，从而达到控制动作目的。控制器小车在上下运行时，同步带动编码器旋转，反应到PLC的是一系列的编码，小车在上下运行整个行程中任一位置都在PLC中有一个相对于“原点”的编码，这些编码都反应了小车的当前位置与“原点”的关系（码数），也就是用数字反映了小车在斜桥上实际位置，通过精度（50mm/码）可以计算出当前位置距原点位置的米数，见图2。图2中Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3引自小车定位现分别作为上料小车系统中的常闭下限位、常开上加速、常开下加速、常

8、闭上限位信号送至中央控制器参与上料小车启动，加减速，停止。当小车上升时“当前位”编码连续增加，当“当前位”编码上升大于30以后“上加速”限位Q0.1对应接点接通，送至中央控制器数字量输入模块 140DAI75300第一点，上升到大于700以后“上加速”Q0.1断开，送至中央控制器数字量输入模块 140DAI75300第二点，上升到大于820时，上限位Q0.3断开，送至中央控制器数字量输入模块 140DAI75300第三点；小车下降过程中，“当前位”小于800时，“下加速”限位Q0.2接通，送至中央控制器数字量输入模块 140DAI75300第四点，“当前位”小于130时，Q0.2断开，送至中央

9、控制器数字量输入模块 140DAI75300第五点，下降到小于10时，“下限位”Q0.0断开，送至中央控制器数字量输入模块 140DAI75300第六点。82中央控制器系统组成系统控制采用以PLC为核心的计算机控制系统。网络采用工业以太网和设备网,通过网络进行数据通讯；通过人机操作界面（HMI）完成工艺流程动态画面显示、传动系统运行状态显示、工艺参数设定、操作方式的选择。信号处理方式：a.现场开关量信号全部经过中间继电器隔离进入PLC模板；b.PLC继电器输出信号全部经过中间继电器隔离后控制各设备；c.现场模拟量信号需要经过隔离器后生成的420mA信号进入PLC模板。具体层次结构如下：

10、0; 第一层：远程I/O从站，使用同轴电缆的远程I/O网，其通讯速度为1.544M波特率，通过协议为S908的主/从站接口通讯处理器与PLC相连进行通讯，完成数据的采集及设备控制。第二层：过程控制系统，主要是将PLC和HMI（人机接面）通过基于TCP/IP协议的100MB工业以太网相连，组成以TCP/IP协议为通讯基础的工业控制以太网，完成数据采集及设备运行状态的监视和控制。满足过程监视、控制及管理自动化的要求。硬件采用Quantum PLC，CPU采用140CPU53414A， 数字量输入模块 140DAI75300 数字量输出模块140DAO85300 模拟量输入模块140ACI03000

11、 模拟量输出模块140ACO13000 远程通讯模块采用140CRP93100（Head）和140CRA93100（Drop），通过带有RIO接口的主/从站接口通讯处理器连接RIO从站，完成数据采集及设备控制。所有模块均可插于任何槽位，底板速度高达80M。编程软件使用WindowsNT2000环境下的Concept软件进行编程。上位机由两台工业控制机，选用美国Intellution公司iFIX作为开发软件。当“当前位”编码上升大于30以后“上加速”限位Q0.1对应接点接通，经中央控制器程序处理模拟量输出模块140ACO13000输出20MA，上升到大于700以后“上加速”Q0.1断开，经中央控

12、制器程序处理模拟量输出模块140ACO13000输出12MA,上升到大于820时，上限位Q0.3断开,经中央控制器程序处理模拟量输出模块140ACO13000输出4MA。同样，小车下降过程中，“当前位”小于800时，“下加速”限位Q0.2接通，经中央控制器程序处理模拟量输出模块140ACO13000输出20MA，“当前位”小于130时，Q0.2断开，经中央控制器程序处理模拟量输出模块140ACO13000输出12MA，下降到小于10时，“下限位”Q0.0断开，经中央控制器程序处理模拟量输出模块140ACO13000输出4MA。8.3 变频调速装置变频控制系统，是在中央控制器程序处理模拟量输出模

13、块140ACO13000送给变频器420mA模拟量信号，用以调整交流电机的运转速度，控制载料小车运行。变频器运行的条件是接通正转命令（K1闭合）或接通反转命令（K2闭合），此命令由中央控制器根据运行约束条件输出上升、下降点来控制。上述两个条件具备后，逆变器就输出可变频率的电源，电机随之平滑、无级调速运转， 载料小车在上升或下降过程中，运行状态分成三个阶段:低速段、高速段、停止段。其中四个变速点(上升、下降各两个)是通过小车定位系统中智能主令控制器发出信号给中央控制器PLC数字量输入模块 140DAI75300，随后经程序处理中央控制器模拟量输出模块140ACO13000输出相应的模拟量信号42

14、0MA给变频器，来实现低速高速低速的变换，见图5。整个过程是“当前位”编码上升大于30以后“上加速”限位Q0.1对应接点接通，经程序处理中央控制器模拟量输出模块140ACO13000输出20MA，此时变频器AI2端口接到20MA,变频器输出50HZ给电机,电机以最高速度运转；“当前位”上升到大于700以后“上加速”Q0.1断开，经程序处理中央控制器模拟量输出模块140ACO13000输出12MA, 此时变频器AI2端口接到12MA,变频器输出25HZ给电机,电机以中等速度运转；“当前位”上升到大于820时，上限位Q0.3断开，经程序处理中央控制器模拟量输出模块140ACO13000输出4MA，此时变频器AI2端口接到4MA,变频器输出0HZ给电机,电机停止运转；小车下降过程中，“当前位”小于800时，“下加速”限位Q0.2接通，经程序处理中央控制器模拟量输出模块140ACO13000输出20MA, 此时变频器AI2端口接到20MA,变