摘要：本文主要從硬件和軟件兩方面介紹了施耐德Premium PLC在夾江水工廠MQ1260B高架門座起重機中的成功運用，同時也介紹了PLC的編程軟件Unity Pro的優(yōu)良性能。
  
  
      1. 引言
      MQ1260B圓筒式高架門座起重機安裝在夾江水工機械廠總拼現(xiàn)場427.50m高程上，主要用于夾江水工廠所生產(chǎn)的產(chǎn)品(門式啟閉機、纜索起重機及超大型閘門等)廠內(nèi)預(yù)總裝及零星物器的吊運。其電控系統(tǒng)采用目前國際上先進的“觸摸屏+PLC(DP總線)+變頻調(diào)速”控制方案，其中整個系統(tǒng)采用施耐德Primium 新型PLC控制，通過PLC及Profibus-DP總線和施耐德特有的X-bus總線來采集和處理信號，通過運用PLC內(nèi)部的虛擬觸點及通訊數(shù)據(jù)包來實現(xiàn)整機的時序邏輯控制。這大大簡化了電控系統(tǒng)中的硬件線路，減少電氣系統(tǒng)的硬件故障，提高了整個系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。

      2．電氣控制系統(tǒng)
      MQ1260B1園筒式高架門座式起重機的電氣系統(tǒng)主要包括供電系統(tǒng)、 起升系統(tǒng)、變幅系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、大車運行系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)和照明與接地系統(tǒng)。
      2.1供電系統(tǒng)
      外電源為高壓10000V引入，電源點在軌道中點,起重機電纜卷筒側(cè)。由UGF-10KV礦用橡套軟電纜，經(jīng)電纜卷筒WR引入機臺下部中心導(dǎo)電裝置XR，再接到機房內(nèi)高壓開關(guān)柜，經(jīng)負(fù)荷開關(guān)和高壓熔斷器、接到降壓變壓器。變壓器高壓進線為10KV，低壓側(cè)電壓為0.4KV。0.4KV電壓經(jīng)電纜送到低壓動力箱XL21-68（改）,經(jīng)刀開關(guān)Q，空氣開關(guān)QF，總交流接觸器KM送到各控制制柜。
      2.2起升系統(tǒng)
      起升機構(gòu)由變頻電機為YZPB(F)400L2-10，額定功率為160KW額定電流為330A，采用ABB(ACC800-04-0320-3)變頻調(diào)速裝置傳動。
      速度指標(biāo)：

      A. 安裝工況：1.55~15.5m/min

      B. 澆筑工況:  3.1~31m/min

      調(diào)速方式：
      主起升機構(gòu)采用主令控制器控制有檔位調(diào)速。上升、下降各為五檔，分別為10%，30%，50%，70%，100%的額定速度。系統(tǒng)采用主令開關(guān)輸入到PLC的數(shù)字量輸入模塊,經(jīng)軟件處理后,由DP總線傳送至調(diào)速器,從而輸出相應(yīng)的速度,其速度檔可在PLC內(nèi)部任意設(shè)定，以滿足調(diào)速要求。
      2.3變幅系統(tǒng)
      變幅機構(gòu)由一臺YZPB(F)315S2-10, 63KW變頻電機驅(qū)動，采用ABB(ACC-800-01-0120-3)變頻器傳動。
      速度指標(biāo)：

      A.安裝工況：1.385~13.85m/min

      B. 澆筑工況:  2~20m/min

      調(diào)速方式：
      由聯(lián)動臺主令開關(guān)SA200檔位來決定速度。正反各五檔，分別為10%，30%，50%，70%，100%額定速度 。系統(tǒng)采用主令開關(guān)輸入到PLC的數(shù)字量輸入模塊,經(jīng)軟件處理后，再由DP總線傳送至調(diào)速器,從而輸出相應(yīng)的速度,每檔速度之間加減速過程非常平穩(wěn)，無沖擊。
      2.4回轉(zhuǎn)系統(tǒng)
     ㈠回轉(zhuǎn)機構(gòu)載荷為典型的位移負(fù)載。本電氣系統(tǒng)采用ABB變頻調(diào)速方式來完成兩種不同工況的調(diào)速任務(wù)。變頻電機為YZPBF225M-8，額定功率為22KW，額定電流為48.8A，2臺,共97.6A。回轉(zhuǎn)機構(gòu)二臺電機由一套變頻調(diào)速裝置傳動，開環(huán)控制。驅(qū)動裝置采用ABB全數(shù)字式變頻調(diào)速裝置ACS800-01-0100-3，調(diào)速范圍為1:10，控制精度為0.5%。
      速度指標(biāo)：
      回轉(zhuǎn)速度：  澆筑  0.05～0.5 r/min
                      安裝  0.03～0.3 r/min
      調(diào)速方式：
      首先由聯(lián)動臺上開關(guān)S605選擇以上兩種工況中的一種，并由聯(lián)動臺主令開關(guān)SA300檔位來決定速度。正反各四檔，分別為10%，30%，60%，100%額定速度（有檔位無級調(diào)速）。系統(tǒng)采用主令開關(guān)輸入到PLC的數(shù)字量輸入模塊，經(jīng)軟件處理后，再由DP總線傳送至調(diào)速器,從而輸出相應(yīng)的速度,其速度檔可在PLC內(nèi)任意設(shè)定。 

      2.5大車系統(tǒng)
      大車機構(gòu)載荷為典型的位移負(fù)載。本電氣系統(tǒng)采用變頻調(diào)速方式來完成調(diào)速任務(wù)。變頻電機為YZP160M2-4，額定功率為11KW，額定電流為23.1A，4臺,共92.4A。大車機構(gòu)四臺電機M401～M404由一套變頻調(diào)速裝置傳動，開環(huán)控制。驅(qū)動裝置采用四象限運行的ABB全數(shù)字式變頻調(diào)速裝置ACS800-01-0070-3，調(diào)速范圍可達1:10，控制精度可達0.5%。
      速度指標(biāo)：
      速度:2～20m/min
      調(diào)速方式：
      由聯(lián)動臺主令開關(guān)SA400檔位來決定速度。正反各四檔，分別為10%，30%，60%，100%額定速度（有檔位無級調(diào)速）。系統(tǒng)采用主令開關(guān)輸入到PLC的數(shù)字量輸入模塊，經(jīng)軟件處理后，再由DP總線傳送至調(diào)速器,從而輸出相應(yīng)的速度,其速度檔可在PLC內(nèi)任意設(shè)定。

      2.6門機操作系統(tǒng)
      本機駕駛室裝有一套主令操作臺，該操作臺為聯(lián)動操作臺，駕駛員左邊操作臺手柄控制變幅和回轉(zhuǎn)，右邊操作臺手柄控制起升和行走，現(xiàn)具體說明如下：
      ①右操作手柄控制起升和行走，兩個動作可分別操作也可聯(lián)動操作。右操作臺面板有電動夾軌器啟動和停止按鈕、松閘指示、電控系統(tǒng)總接觸器合指示燈、起升和行走運行及故障指示等。
      ②左操作手柄控制變幅和回轉(zhuǎn)，左操作臺面板前部是力矩限制器，側(cè)面是觸摸屏。面板上還裝有故障報警指示、回轉(zhuǎn)手閘指示、回轉(zhuǎn)制動按鈕、系統(tǒng)急停等，
      整個系統(tǒng)采用施耐德Primium 新型PLC控制，具體見圖1所示： 

      3．PLC系統(tǒng)
      3．1．Premium新型PLC
      Premium新型PLC是施耐德公司集多年自動化領(lǐng)域的先進經(jīng)驗與技術(shù)，開發(fā)的unity系列產(chǎn)品。它具有強大的處理能力，該處理器提供最優(yōu)的掃描周期（能在0.04微秒內(nèi)執(zhí)行一條邏輯指令），并采用結(jié)構(gòu)緊湊的模塊化設(shè)計。只需一根電纜XBUS總線就可擴展框架，X-BUS遠(yuǎn)程連接電纜最大可達250米，框架內(nèi)模塊離散I/O可達2048點，模擬量可達512點。同時提供了高速計數(shù)、準(zhǔn)確對位、稱重及過程控制專用模塊。它內(nèi)置人機界面接口和多種通訊擴展接口，能實現(xiàn)多種通訊。CPU帶兩個串口，可以同時連接編程端口和顯示單元，便于編程和調(diào)試。鑒于以上這些優(yōu)良性能，因而夾江水工廠MQ1260B高架門座起重機選用了Premium   新型PLC作為中央控制系統(tǒng)（見圖2）。

      3．2．PLC硬件系統(tǒng)
      如圖1所示，整個PLC控制系統(tǒng)分兩大部分：第一部分為司機室PLC控制系統(tǒng)，第二部分為機房PLC控制系統(tǒng)，兩大PLC系統(tǒng)通過X-BUS總線進行通訊，以實現(xiàn)司機室所有操作命令通過X-BUS總線傳到機房PLC控制系統(tǒng)，通過機房PLC程序處理，再由機房PLC通過DP總線傳至各機構(gòu)控制柜，以實現(xiàn)整機各機構(gòu)的調(diào)速控制。同時各機構(gòu)的運行狀態(tài)及故障狀態(tài)通過DP總線及時反饋至機房PLC系統(tǒng),由機房PLC系統(tǒng)通過X-BUS總線傳到司機室PLC控制系統(tǒng),再在司機室觸摸屏人機界面上顯示。司機室PLC系統(tǒng)由電源模塊TSX PSY 2600M、處理器TSX P57 204M、2塊數(shù)字量輸入模塊 TSX DEY 32D2K、1塊數(shù)字量輸出模塊TSX DSY 32T2K  組成，其中CPU為unity系列產(chǎn)品，需在Unity Pro環(huán)境下編程。數(shù)字量輸入模塊主要用來接收風(fēng)速儀和力矩限制器的開關(guān)量信號以及聯(lián)動臺的操作命令信號;數(shù)字量輸出模塊主要輸出報警和聯(lián)動臺指示信號，以便司機及時地掌握整機各機構(gòu)的工作狀態(tài)及故障信息，正確無誤地安全操作。機房PLC系統(tǒng)由電源模塊TSX PSY 5500M、DP總線模塊TSX PBY100、2塊數(shù)字量輸入模塊 TSX DEY 64D2K、1塊數(shù)字量輸入模塊 TSX DEY 32D2K 、1塊數(shù)字量輸出模塊TSX DSY 64T2K 、1塊模擬量輸入模塊TSX AEY 414 組成以完成各機構(gòu)正確地啟動、數(shù)字量輸入模塊主要用來接收各機構(gòu)運行和故障狀態(tài)開關(guān)量信號 ;數(shù)字量輸出模塊主要輸出各機構(gòu)控制命令，而模擬量輸入模塊主要用來接收各機構(gòu)的電流和速度信號。所有這些信號經(jīng)PLC又可傳遞給司機室觸摸屏，以便司機隨時掌握整機的工作狀態(tài)，也為維修人員捕捉故障信息打下基礎(chǔ)。
      3．3．軟件開發(fā)
      3．3．1 Unity－pro軟件

      由于本系統(tǒng)CPU采用了施耐德Premium最新產(chǎn)品unity系列產(chǎn)品，因而該門座機PLC需在Unity Pro環(huán)境下編程。Unity Pro是一個功能齊全的編程、調(diào)試和運行軟件。能在Premium、Quantum和Atrium系列產(chǎn)品中使用，并可在PC機上使用PLC模擬器，實現(xiàn)在設(shè)計辦公室中對程序的測試，完成起動階段的準(zhǔn)備工作。所有調(diào)試工具都可在模擬方式下使用。利用實時圖形界面，Unity Pro中功能強大的圖形化工具可用于再現(xiàn)和監(jiān)視PLC變量的變化。 

      3．3．2 PLC程序設(shè)計：
      選用施耐德公司的Premium系列PLC，系統(tǒng)送電后，首先檢查系統(tǒng)是否準(zhǔn)備好（如安全裝置有沒動作、操作手柄是否在零位等），然后由司機發(fā)出操作命令，機房PLC接收命令信號后，由PLC程序完成整個工藝控制過程，并輸出相應(yīng)信號，通過ABB公司變頻器ACS800完成各機構(gòu)的調(diào)速運行。

      4．結(jié)束語:
      根據(jù)門座機各機構(gòu)操作原理編制的程序,經(jīng)試驗:線路簡單，PLC系統(tǒng)調(diào)試方便,運行穩(wěn)定、可靠, 并具有數(shù)據(jù)記憶功能，人機界面的加入 ，又使整機電控系統(tǒng)的智能化程度提高。這些已成功運用 這將為國內(nèi)門座起重機電控系統(tǒng)的設(shè)計與改造起到拋磚引玉的作用。               

      參考文獻:

      ⑴張質(zhì)文,王金諾等 起重機設(shè)計手冊 中國鐵道出版社 1998年.北京
      ⑵裘為章,吳錫忠  實用起重機電氣技術(shù)手冊 機械工業(yè)出版社 2001.12 北京

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          張煜明
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