PLC在橋式起重機(jī)中的應(yīng)用

　　1  背景

　　滄州煉油廠煉油三部瀝青車間現(xiàn)有年產(chǎn)十萬(wàn)噸道路瀝青裝置一套，車間配套有裝車用橋式起重機(jī)兩臺(tái)，該橋式起重機(jī)是張家口起重機(jī)廠1979年10月生產(chǎn)，我廠1980年4月投用，經(jīng)過(guò)20多年的使用，該設(shè)備已經(jīng)非常陳舊，且隨著近幾年產(chǎn)量的增加，起重機(jī)使用頻率增加，天車故障頻發(fā)，瀝青橋式起重機(jī)（又稱天車）的電氣維護(hù)一直是我們?nèi)粘＞S護(hù)的一項(xiàng)重要工作，往往投入了大量的人力物力，還不能保證天車的正常使用，每年都消耗大量的材料費(fèi)用。為解決該問(wèn)題，2004年4月份我們組織了技術(shù)人員進(jìn)行了QC攻關(guān)，經(jīng)過(guò)比較決定采用施耐德公司生產(chǎn)的Modicon TSX Neza PLC，代替原電路中的JT3-11/1時(shí)間繼電器，改造后，經(jīng)過(guò)兩年的使用，效果良好。

　　2  控制電路的分析與改造

　　在橋式起重機(jī)電路中，故障發(fā)生比較多的是抓斗提升、張合部分的控制電路。抓斗提升、張合主電路如圖1所示?？刂齐娐啡鐖D2所示。

圖1     原主電路

圖2     原控制電路

　　圖2中，KM11、KM33、KM22、KM44分別是控制抓斗提升、張合的主接觸器，KM1～KM6是切除電阻的接觸器，KT1～KT6是時(shí)間繼電器，時(shí)間繼電器的作用是分級(jí)延時(shí)接觸啟動(dòng)電阻，由于動(dòng)作頻繁所以故障頻發(fā)。我們通過(guò)分析可以看出:

　?。?） 由于時(shí)間繼電器的型號(hào)是JT3-11/1-110V，因此工作回路是一個(gè)半波整流降壓回路，要使JT3-11/1正常工作，該回路中的二極管、降壓電阻、接觸器輔助接點(diǎn)均應(yīng)可靠工作;

　?。?） JT3-11/1型號(hào)的時(shí)間繼電器的輔助接點(diǎn)導(dǎo)致電氣故障經(jīng)常發(fā)生的一個(gè)主要點(diǎn)，如機(jī)構(gòu)故障、接點(diǎn)接觸不良故障，檢修起來(lái)非常煩瑣;

　?。?） JT3-11/1的線圈本身也經(jīng)常出現(xiàn)短路和斷路故障;另外，在這部分控制電路中，切除電阻的接觸器和時(shí)間繼電器輔助觸點(diǎn)相互控制，互為因果，電路比較復(fù)雜。我們通過(guò)以上分析可以看出:無(wú)論哪一點(diǎn)出問(wèn)題，都會(huì)導(dǎo)致抓斗電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)，使電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大下降，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，極易燒壞電機(jī)。

　　施耐德公司生產(chǎn)的Modicon TSX Neza PLC功能比較豐富，容易使用且工作可靠，CPU單元具有12點(diǎn)輸入和8點(diǎn)輸出的20點(diǎn)I/O的基本結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需要最多連接3個(gè)擴(kuò)展模塊擴(kuò)展至80個(gè)I/O點(diǎn)。根據(jù)原電路要求，筆者用兩個(gè)Modicon TSX Neza PLC更換了6個(gè)時(shí)間繼電器，用PLC的輸出節(jié)點(diǎn)對(duì)KM1～KM6接觸器進(jìn)行控制。改造后的原理圖如圖3圖、4所示。

圖3     Modicon TSX Neza PLC的電源回路

圖4     Modicon TSX Neza PLC的輸出回路

　　由于Modicon TSX Neza PLC一接通電源就運(yùn)行其中的程序，因此通過(guò)抓斗主接觸器來(lái)控制Neza PLC是否運(yùn)行。我們對(duì)Neza PLC進(jìn)行了編程，使其輸出節(jié)點(diǎn)依據(jù)設(shè)定的延時(shí)時(shí)間依次導(dǎo)通，達(dá)到原電路的動(dòng)作要求。考慮到Neza PLC的安全運(yùn)行，實(shí)測(cè)了接觸器（CJ12-100）線圈的實(shí)際工作電流是0.7A，為了防止線圈燒毀而損壞繼電器的輸出接點(diǎn)，該接點(diǎn)的額定電流是2A，在輸出回路中串聯(lián)了一個(gè)2A的保險(xiǎn)管，保障該回路的接點(diǎn)不致被損壞。

　　3  抗干擾措施

　　由于PLC的安裝地點(diǎn)是在橋式起重機(jī)的電氣控制箱上，處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力;另一方面，要求工程設(shè)計(jì)、安裝施工和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問(wèn)題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。

　　3.1  采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾

　　在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾竄入PLC控制系統(tǒng)主要通過(guò)PLC系統(tǒng)的供電電源（如CPU 電源、I/O電源）等進(jìn)入的。對(duì)于給PLC系統(tǒng)供電的電源，必須采用隔離性能較好電源。

　　3.2  電纜選擇的鋪設(shè)

　　為了減少動(dòng)力電纜輻射的電磁干擾，我們選用了屏蔽電纜。在工程中，采用銅帶鎧裝屏蔽電力電纜，可以大大降低動(dòng)力線產(chǎn)生的電磁干擾，使工程取得滿意的效果。

　　不同類型的信號(hào)分別由不同電纜傳輸，信號(hào)電纜應(yīng)按傳輸信號(hào)種類分層鋪設(shè)，嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時(shí)傳送動(dòng)力電源和信號(hào);避免信號(hào)線與動(dòng)力電纜靠近平行鋪設(shè)，以減少電磁干擾。

　　4  結(jié)束語(yǔ)

　　我們改造后的電路簡(jiǎn)單，使用可靠，維護(hù)方便，從2004年6月份投用以來(lái)，兩部橋式起重機(jī)的改造電路故障率為零，節(jié)省了大量人力物力，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，并且每年可節(jié)約幾萬(wàn)元的材料消耗，解決了多年瀝青橋式起重機(jī)電氣部分頻繁故障的一個(gè)重大難題。