(河南卫华重型机械股份有限公司河南新乡453400)
摘要:近年来,PLC通讯控制系统在全变频起重机上的应用问题得到了业内的广泛关注,研究其相关课题有着重要意义。桥式起重机采用西门子S7-300PLC和SIMOVERTER6SE70系列变频调速装置,PLC系统与变频装置之间采用PROFIBUS-DP总线通信连接。PLC控制起重机起升、运行机构,起重机运行可靠性高。本文阐述了个人对此的几点看法与认识,望有助于相关工作的实践。
关键词:PLC;通讯控制系统;全变频起重机;应用
1前言
作为全变频起重机应用中的一项重要组成部分,PLC通讯控制系统的关键地位不言而喻。该项课题的研究,将会更好地提升对PLC通讯控制系统应用的分析与掌控力度,从而通过合理化的措施与途径,进一步优化该项工作的最终整体效果。
2概述
近年来,随着电力电子技术、自动控制技术、计算机技术的发展,PLC(ProgrammableLogicController)可编程控制器和变频器在起重机行业中得到了广泛应用。笔者以糯扎渡水电站800T桥式起重机为例来介绍一种基于PLC控制的、全变频、全通信起重机控制系统。桥式起重机共设有主起升、副起升、大车运行、小车运行4个机构,各机构均采用能耗型西门子变频调速系统控制。变频器选用西门子公司6SE70系列产品,外配制动单元和制动电阻;电机选用西门子公司1LG4或1LA8系列变频电机;PLC选用西门子S7-300系列PLC。
交流电动机是现今采用较多的也是较为广泛的驱动形式。通过在交流电动机控制中使用变频器,从而实现对交流电动机的变频控制,更好的对交流电动机的转速、扭矩进行精确的控制。而对于使用变频器数量较多、电机分布范围较大的场合,且PLC本身的I/O输入输出点数和D/A数模转换通道有限,将极大的影响PLC对于变频器控制的可靠性和稳定性。通过在PLC与变频器控制中采用以RS-485的通讯方式来实现对于变频器的有效控制。
3基于PLC的电气控制系统
该桥式起重机由“PLC+变频传动+人机界面”组成电气控制系统。PLC实现整车运行的时序、逻辑控制;变频传动驱动各机构协调动作,实现可控运行;人机界面显示起重机的工作状态和故障报警。三者之间通过PROFIBUSDP、MPI总线通信及开关量输入输出来实现数据交换[1]。
该通信控制系统的控制核心为西门子S7-300系列PLC。由开关量输入、输出模块和CPU组成。输入模块接受司机室的控制命令及各机构监控信号。输出模块是由CPU对输入信号运算处理,再生成控制命令去控制各机构的动作等。CPU通过PROFIBUSDP总线与各机构的变频器相连接,实现CPU与变频器之间的通信连接,CPU既能向变频器输出执行指令,也可以获取变频器的运行状态及故障信息。
4变频调速系统
4.1控制部分
变频器通过CBP2通信板挂在PROFIBUSDP总线网上,接受PLC统一的控制与管理。该桥式起重机选用西门子公司SIMOVERTMASTERDRIVESVC全数字式矢量变频调速装置。
4.2动力部分
供电交流母线上分别挂接有起升机构、大车运行机构、小车运行机构的变频器,再由各机构的变频器驱动其电动机,实现机构变频调速控制。各机构的变频调速范围均为1∶10,各机构的制动能量通过外接制动斩波器、制动电阻器将制动能量消耗在电阻器上。这种结构及传动方式具有技术先进、结构独立的特点。
变频器的全数字式参数设定保证了装置间参数设定的绝对一致性,能够对电动机参数自动辩识,实现了电动机的最大最佳效能。特别指出的是:起升机构由脉冲编码器作为速度检测构成闭环速度控制,可以有效的防止起吊重物溜钩。见图1。
5PLC系统
5.1硬件部分
1)PS307电源模块。采用PS307系列电源,容量为5A。电源模块为CPU及背板总线提供24V的DC电源。
2)CPU中央处理模块。采用CPU315-2DP,具有两个通信接口,一个是MPI接口,另一个为PROFIBUSDP接口。
3)DigitalInput模块为16位数字量输入模块,24V的DC电源,光电隔离,共使用11个DI模块。
4)DigitalOutput模块。为16位数字量输出模块,24V的DC电源,光电隔离,共使用5个DO模块。
5)IM153模块。远程通信接口模块,将中央机架与远程扩展机架连接起来,共使用2个IM153模块。
6)各机构变频器通信板及导轨、通信电缆、总线连接器等。
5.2软件部分
该桥式起重机的PLC程序,采用西门子SIMATICSTEP7-5.4软件进行编程。软件设计的硬件部分充分考虑到PLC主站与各变频器装置从站之间的通信问题,应用了PROFIBUSDP的现场总线通信来实现。各模块与装置的硬件组态见图2。
总之,运用PLC对整个起重机系统进行控制和监控,可充分发挥PLC可靠性高、故障容易查找的优点。而电力拖动系统采用变频器进行调速,可使电动机运行更平稳、调速范围更广。在PLC和变频器通讯控制功能下,桥式起重机在可靠性、调速性能、节能和运行效率等方面都有了很大提高,这种应用方式值得推广借鉴。
6结束语
综上所述,加强对PLC通讯控制系统在全变频起重机上应用的研究分析,对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义,因此在今后的PLC通讯控制系统应用过程中,应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度,并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献:
[1]冯敬璞.PLC通过自由通讯口方式与变频器通讯[J].可编程控制器与工厂自动化.2016(10):60-62.
[2]张素文,贺凯歌.基于Profibus-DP的PLC与交流变频器通讯的实现[J].工业控制计算机.2017(01):115-116.
[3]刘万里,殷华文,李壮举.通过串行通讯实现PLC对变频器的控制[J].现代电子技术.2016(09):88-89.