PLC在行车电气的应用分析

1、.：.；PLC在行车电气的运用分析于德建辽宁工程技术大学运用技术学院电气081班摘要 本文针对抓矿行车电力拖动及调速运用中的问题，综合变频器及PLC的诸多优点，分析了对抓矿行车电气控制回路运用PLC、变频器改造的方案及运用。关键词 电力拖动 变频调速 可编程控制器目录引言1 PLC控制的行车变频拖动系统组成1.1 系统组成1.2 变频器与PLC通讯1.3 备用应急系统1.4 同步与纠偏2 PLC软硬件设计及运用2.1 PLC的硬件设计2.2 车的任务过程2.3 PLC的软件设计2.4 平安维护措施3 终了语4 致谢5 参考文献6 附录引言 某厂抓矿行车采用绕线式异步电动机转子串接频敏电阻器进展

2、启动和调速，这种继电器-接触器控制方式在实践运转中存在着以下问题:(1) 行车任务环境恶劣，任务义务繁重，电动机所串频敏电阻器烧损、断裂和接地缺点时有发生，呵斥电动机频繁烧损;(2) 由于机体震动及导电性粉尘环境，继电器-接触器控制系统的可靠性差、缺点率高、维护困难、维护费用高、检修工人疲于维护;(3) 转子串频敏电阻器调速，机械特性软，负载变化时，运转不平稳，且运转中频敏电阻器长期发热，电能浪费严重;(4) 各接触器在大电流形状下频繁分断、吸合，呵斥电网高次谐波污染严重，电网功率因数低。假设采用PLC替代继电器-接触器控制，用变频器替代电动机转子串频敏电阻器的调速方式，运转效果显著，处理了以

3、上问题。1 PLC控制的行车变频拖动系统组成1.1 系统组成行车的大车、小车、抓斗提升、抓斗开闭电机都需独立运转，大车有两台电机同时驱动，小车、抓斗提升、抓斗开闭各为一台电机驱动，整个系统有5台电机。为了保证各部分平安运转互不影响，采用了4台变频器拖动，并用4台PLC分别加以控制，系统组成如图1所示:图1 PLC控制变频拖动系统组成PLC接纳主令控制器的速度控制信号，该信号为数字量控制信号，信号电平为AC220V。这些信号包括:主令控制器发出的正、反转信号、电机过热维护信号、平安限位信号及启动、急停、复位、零锁等信号，全部信号采用汇点式输入。PLC针对这些信号完成系统的逻辑控制功能，并向变频器

4、发出起、停、正、反转及调速等控制信号，使电动机处于所需的任务形状。变频器接纳PLC提供的控制信号，并按设定向电机输出可变频、变压的电源，从而实现电机的调速。操作人员按实践需求经过主令控制器向PLC发出各种控制信号。提升电机在下放重物时，电机反转，由于重力加速度的缘由，电机处于再生制动形状，拖动系统的机械能转化为电能，并存储在电压型变频器的滤波电容器的两端，使直流电压不断上升，甚至可以击穿电器绝缘，当电压上升到设定值时，接入泄能电阻来耗费直流电路的这部分能量，保证变频器平安运转。1.2 变频器与PLC通讯系统采用现场总线方式替代传统的模拟量或开关量方式控制变频器。系统中，小车及提升变频器经过选件

5、模块衔接至Profibus-DP总线上，综合思索数据传输的实时性及稳定性，系统选用PPC-3作为数据传输格式，波特率选择387.5kbps。采用总线构造后，系统进一步优化，详细表现如下:(1) 布线简单只需1根两芯的屏蔽双绞线，而采用别的方式至少要4根电缆，从而减少了维护任务。(2) 给定稳定防止了因信号的漂移、电磁干扰等诸多要素而引起模拟量给定抖动，因此系统速度给定更加可靠。(3) 速度延续相对于采用开关量作为速度给定的系统，速度给定由离散量变成了延续量，使得变频器可以接受的速度微调指令，以实现抬吊作业平衡。1.3 备用应急系统当总线干缆或总线上某点出现损坏时，有能够使系统无法正常任务。因此

6、，系统中设有一套备用的系统，以防止紧急情况下总线不能正常运用，但又不能停顿作业的工况。变频器设有两套控制方式，一套采用总线通讯，用于正常控制;一套采用开关量控制，用于应急情况。经过PLC切换两套参数，两套参数在手柄档位的速度给定上完全一致，因此从运用角度觉得不出两套参数的切换。1.4 同步与纠偏行车在抓斗提升抬吊作业时，系统进入自动纠偏方式，以保证吊钩在抬吊时钢丝位置同步。由于机械安装时磨擦阻转矩，机械抱闸的调整不能够完全一致，因此系统不采用动态实时纠偏，而采用一种折衷方案，其任务原理为:首先，系统在中设置2个阈值，阈值1用于启动吊钩的自动纠偏，阈值2用于终了自动纠偏;其次，读入安装在起升卷筒

7、上编码器的数据并实时计算起升高度;再次，比较所读入的2个起升高度，当2个高度之差大于阈值1时，将一个微小的速度偏向量叠加在由手柄确定的基准速度上，当两个高度之差小于阈值2时，取消该偏向量，经过惯性进一步减少起升高差;最后，将计算合成后的速度值能过Profibus-DP下载至变频器中，作为抓斗提升电机的速度给定。2 PLC软硬件设计及运用2.1 PLC的硬件设计行车大车、小车、抓斗提升、抓斗开闭电机分别由不同的PLC控制，大车、小车、提升、开闭电机都运转在电开任务形状，变频器及PLC的控制构造及软、硬件实现根本一样。提升电机运转形状有电动、反接制动、再生制动等形状，变频器及PLC之间的控制构造较

8、大车、小车复杂。以提升电机为例，其PLC的I/O接线如图2所示，变频器接线图如图3所示。2.2 车的任务过程图2 PLC系统的I/O接线图图3 变频器接线图当行车的驾驶室及横梁拦杆的门关好后，1#、2#平安开关的常闭接点翻开，急停开关断开，主令控制器置于零位，此时才干按下启动按钮，接通电源。当主令控制器置于上升档位，电机正转，经过调理速度档位，控制变频器输出不同的电压，到达调理抓斗提升电机的转速。当主令控制器置于下降3挡且满负荷时，电机正转，此时电机处于反接制动形状。当主令控制器置于下降2挡且负荷较重时，为强迫下降阶段，电机反转，在重力加速度的作用下，电机进入再生制动形状。另外，当电机由稳定高

9、速向低速换档极快时，电机也会进入再生制动形状。当主令控制器置于下降1挡时，电机反转，处于电动形状。运转中，不论何种缘由电机停顿运转，为防止重物急速下降，保管了原来的三相液压制动器。在紧急形状下，可按下急停按钮，一方面机械制动器动作，另一方面，将变频器紧急停机控制端EMS接通，变频器停顿任务。当抓斗提升电机因缺点跳闸，热继电器动作，电机过载等动作，在缺点排除后，可按下复位按钮，接通变频器复位控制端RST，使变频器恢复到运转形状。2.3 PLC的软件设计选用FXON系列PLC，采用摸块式编程，详细模块如下:(1) 高度换算功能块。用于将格雷码转换成二进制码，二进制码转换成起升高度及起升高度偏向调整

10、;(2) 变频器开关量控制功能块。用于大车、小车及抓斗起升变频器起动、停顿和速度给定的开关量控制;(3) 变频器的通讯控制功能块。用于大车、小车、提升电机变频器的启动、停顿、速度给定。还用于变频器的控制字与形状字的读取。图4为大车的软件控制流程图，小车、提升电机、开闭电机的软件流程图和大车的类似。2.4 平安维护措施(1) 配电部分:除设有缺相、过流、短路等维护外，还在行车两侧端梁及平台处设置2只平安开关，只需开关均闭合时，才允许行车运转。在行车上还设有登机恳求及应对按钮，用于行车任务中其它任务人员的平安登机。(2) 变频器部分:选用的ACS600系列变频器具有电机过载、缺相、接地、过流、直流母线过压等维护，抓斗提升电机及小车变频器当切换至总线控制方式时具有通讯缺点监视功能。(3) 行程开关维护:各机构均设有行程限位维护。单开工况时，小车及抓斗提升限位开关各自独立;联开工况时，小车1后限位及小车2前限位作为联开工况允许条件，小车1前限位及小车2后限位做为小车限位，起升1及起升2只需有一个限位动作，那么视为起升限位。(4) 其它维护:一切机构均有零位维护、过流维护。抓斗提升机构还有超载维护及超速维护。当超速开关动作时，断开变频器