鑄造起重機(jī)制動(dòng)部分上的PLC應(yīng)用

     安全制動(dòng)器是一種非常成熟可靠的產(chǎn)品，對安全制動(dòng)器采用何種控制方式以確保其準(zhǔn)確無誤的動(dòng)作，使其在事故狀態(tài)下確實(shí)起到安全保護(hù)作用，對電氣控制提出了較高的要求，即控制的可靠性、準(zhǔn)確性非常重要。

一、安全制動(dòng)器在鑄造起重機(jī)上的作用

     鑄造起重機(jī)用于冶金行業(yè)，其工作任務(wù)是為冶煉爐運(yùn)送鋼水。一般有5大機(jī)構(gòu)：主起升，副起升、大車、主小車、副小車機(jī)構(gòu)。電機(jī)安裝在高速軸上，卷筒安裝在低速軸上，高速軸和低速軸通過減速器連接在一起。傳統(tǒng)的起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器設(shè)在高速軸上，稱工作制動(dòng)器。在這種情況下，如果高速軸和低速軸之間的某個(gè)傳動(dòng)環(huán)節(jié)故障，主起升制動(dòng)器對于卷筒將失去作用。針對這種情況，在卷筒上裝設(shè)制動(dòng)器，稱安全制動(dòng)器。在傳動(dòng)環(huán)節(jié)故障和超速故障時(shí)，運(yùn)行制動(dòng)器先動(dòng)作，安全制動(dòng)器延時(shí)動(dòng)作。確保起吊的液態(tài)金屬鋼水包能夠在事故狀態(tài)時(shí)受到保護(hù)并安全可靠制動(dòng)。

二、安全制動(dòng)器控制方式

    （1）卷筒上裝設(shè)超速開關(guān)，在起升機(jī)構(gòu)故障且卷筒超速時(shí)，安全制動(dòng)器動(dòng)作。優(yōu)點(diǎn)是控制原理比較簡單，調(diào)試方便。缺點(diǎn)是卷筒只有在超速時(shí)才起作用，安全制動(dòng)器動(dòng)作對機(jī)械結(jié)構(gòu)破壞較大。

    （2）高低速的傳動(dòng)速比是常數(shù)，通過裝置不間斷的檢測該常數(shù)。當(dāng)這個(gè)常數(shù)發(fā)生變化時(shí)，就意味著機(jī)械的傳動(dòng)環(huán)節(jié)被破壞，安全制動(dòng)器立即動(dòng)作。優(yōu)點(diǎn)是在故障發(fā)生的初期就能判斷出來，使安全制動(dòng)器動(dòng)作，安全制動(dòng)器動(dòng)作對機(jī)械結(jié)構(gòu)破壞較小。缺點(diǎn)是控制原理比較復(fù)雜，調(diào)試需專業(yè)電氣技術(shù)人員。

三、安全制動(dòng)器的控制硬件組成

    （1）安裝在2卷筒上的2個(gè)編碼器。

    （2）安裝在2主起升電機(jī)上的2個(gè)編碼器。

    （3）安全制動(dòng)器控制屏（或柜）（安裝有：可編程控制器、斷路器、繼電器、接觸器、穩(wěn)壓電源、接線端子等）。

    （4）控制屏到4個(gè)編碼器的屏蔽電纜。

    （5）安裝在操作臺上的急停按鈕和故障復(fù)位按鈕，安全制動(dòng)器松閘指示燈，編碼器故障指示燈等。

四、電氣安裝與元件選型

    安全制動(dòng)器誤動(dòng)作影響起重機(jī)的正常使用，可能造成更大的損失。如果安全制動(dòng)器經(jīng)常誤動(dòng)作，使用者會(huì)對安全制動(dòng)器所起的作用產(chǎn)生懷疑并失去信心。為了確保安全制動(dòng)器不會(huì)誤動(dòng)作，在可編程控制器的程序完全無誤并且可以正常工作的情況下，元器件的選型和電氣安裝顯得尤為重要。

4.1電氣安裝

    （1）控制屏到4個(gè)編碼器的屏蔽電纜中間無斷點(diǎn)，如有斷點(diǎn)要對斷點(diǎn)做屏蔽處理。

    （2）控制屏到4個(gè)編碼器的屏蔽電纜的屏蔽層需2端接地，且保證是同一地。為保證是同一地，主小車上應(yīng)裝有接地裝置。使主小車和大車處于同一地。

    （3）計(jì)算屏蔽電纜的長度，確認(rèn)編碼器脈沖信號的傳輸距離在有效的范圍內(nèi)。

    （4）4個(gè)編碼器的信號線和電源線用不同的屏蔽電纜。信號線和起重機(jī)上的各種電源線要分開布置。

    （5）穩(wěn)壓電源安裝在靠近可編程控制器處，并接地。

    （6）信號線不上接線端子，直接接在可編程控制器輸入模塊上。

    （7）如果起重機(jī)的某機(jī)構(gòu)裝有變頻器或其他干擾比較強(qiáng)的設(shè)備，要裝有進(jìn)出線電抗器或其他裝置，把對安全制動(dòng)器控制系統(tǒng)的干擾減少到最少。

4.2元件選型

    （1）編碼器的選型要和可編程控制器相匹配。輸出方式要選推挽輸出方式。煉鋼廠的環(huán)境比較差，鐵粉塵很大，編碼器要選用比較高的防護(hù)等級值。編碼器的輸出電壓要和供電電壓值相匹配。

    （2）可編程控制器要有4個(gè)獨(dú)立的高速計(jì)數(shù)器，且高速計(jì)數(shù)器的高速計(jì)數(shù)能力要能滿足要求。這需要通過計(jì)算來確定。實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)高速計(jì)數(shù)器的高速計(jì)數(shù)能力最好能達(dá)到1.5～2倍的實(shí)際需要計(jì)數(shù)能力，這樣才能確保可編程控制器程序正常工作。

五、PLC控制系統(tǒng)原理

    （1）PLC控制系統(tǒng)

    該系統(tǒng)選用西門子S7－200PLC進(jìn)行控制，具有極高的性價(jià)比，較高的可靠性、豐富的指令，實(shí)時(shí)特性強(qiáng)的通訊能力，易于掌握，便于操作，豐富的內(nèi)置集成功能和擴(kuò)展模塊。PLC控制系統(tǒng)原理框圖見圖1。

    （2）PLC程序編制

    將程序結(jié)構(gòu)化編程，控制任務(wù)分解為能夠反映過程的工藝、功能或可以反復(fù)使用的小任務(wù)，這些任務(wù)由相應(yīng)的程序部分表示，即為所知的塊，為使用戶程序工作，組成用戶程序的塊必須被調(diào)用，塊調(diào)用指令只能在邏輯中編寫和啟動(dòng)。為了能讓程序正常工作，編制時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

    ①盡量使中斷程序短小、簡單。且執(zhí)行中斷程序時(shí)對其他處理不要延時(shí)太長；

    ②幾個(gè)中斷程序的激活、執(zhí)行、退出的工作時(shí)序要計(jì)算好；

    ③比較時(shí)要留有一定的余量。

    該系統(tǒng)對安全制動(dòng)器的控制已用于生產(chǎn)實(shí)踐中，對于鋼水的運(yùn)送起到了保護(hù)作用，在意外事故狀態(tài)下避免了設(shè)備、財(cái)產(chǎn)損失，杜絕了人身傷亡事故的發(fā)生，在生產(chǎn)中對安全制動(dòng)器的控制應(yīng)用準(zhǔn)確、可靠、良好。