PLC在船塢起重機行走控制中的應用

周耀輝

(渤海船舶職業學院，遼寧 葫蘆島 125005)

PLC在船塢起重機行走控制中的應用

周耀輝

(渤海船舶職業學院，遼寧 葫蘆島 125005)

在船塢起重機行走機構的電氣控制中，利用PLC取代傳統的繼電器—接觸器控制，使起重機運行更加可靠、故障顯示直接、維修起來更加方便，有效地提高生產效率。

起重機；可編程序控制器；改造

隨著現代科學技術的迅速發展，工業生產規模的擴大和自動化程度的提高，起重機在現代化生產過程中應用越來越廣，作用越來越大，對起重機的要求也越來越高。對于在船塢中的專用起重機更是如此。它主要承擔修造船整個過程的物料裝卸搬運任務，其使用的頻繁程度為重級，已成為修造船生產流程中的重要環節。這就要求起重機不但要好用，容易維護，操作方便，而且安全性要好，故障要少，平均無故障工作時間要長。鑒于可編程序控制器技術的發展、成熟，將傳統的繼電器接觸器控制的起重機，利用可編程序控制器(簡稱PLC)，替代其控制,進行技術改造,提高可靠性,有效提高生產效率,使起重機具有優異的耐久性、無故障性、維修性和使用經濟性。

1 傳統的起重機電氣控制系統存在的問題[1]

傳統的起重機電氣控制系統主要是由有觸點的低壓電器，即繼電器—接觸器組成。隨著可編程序控制器技術的飛速發展，這種控制系統的缺點暴露得更加明顯：設備體積大、動作速度慢、功能少、產生噪音大、可靠性差，特別是繼電器—接觸器控制線路是采用導線進行固定連接，其接線工藝復雜，一旦發生故障，維修工作量大、維修周期長，這樣必然會影響生產的正常運轉，降低了生產效率，延長了生產周期。如果需要對起重機現有設備進行升級改造，其原有的接線和控制柜(盤)就需要更換。因此，這種控制方式的通用性和靈活性差，不利于設備的升級。

2 起重機原有繼電器接觸器電氣控制特點

1)繼電器數目較多。

2)現場信號以開關量居多，例如：SB1、SQ、SA中的觸點等。

3)控制回路多、接線復雜。

3 應用PLC控制的優勢[1]

1)組成結構不同。繼電器、接觸器等低壓電器觸點有限，而PLC是計算機技術與繼電器邏輯控制技術相結合的新型控制器，其內部可看成是由許多“軟繼電器”組成，其觸點可無限次的使用。

2)工作方式不同。傳統繼電器、接觸器大多利用電磁機構的吸合釋放、觸點通斷的工作方式；PLC采用集中采樣、集中掃描的工作方式，其特點是處理速度快、可靠性高、抗電磁干擾性能好。

3)電氣壽命不同。OMRON的C系PLC 標準I/O單元在使用阻性負載時電氣壽命大約為50萬次，感性負載時電氣壽命大約為10萬次。

4)安裝及維護不同。中大型的PLC是采用模塊結構的電源。CPU及 I/O單元安裝在母板(或擴展母板上)。采用的是插件或結構，維護方便，模塊產品可以有相當寬的環境溫度(0～60 ℃)以及規定的機械震動、沖擊下正常工作，有防潮耐熱、抗震等性能也很好，環境適應性強。

5)升級能力不同。繼電器接觸器控制線路無法利用原有的設備進行升級，而中大型PLC的擴展母板有功能強大的外圍接口，具有非常強大的系統升級能力。

依據上述起重機電氣控制特點及PLC優勢論述，起重機原有繼電器接觸器控制系統適宜做PLC改造。

4 傳統起重機改造時PLC的選擇

1)PLC的型號選擇。正確選用一個合適的PLC是起重機進行PLC改造的關鍵。既要考慮價格因素，又要兼顧日后的擴展升級。現在中國市場的小型PLC系列主要有德國西門子公司SIMATIC S7-200系列，日本OMRON CP1系列，日本松下電工FP系列，日本三菱F系列等。其中有幾種產品較適于在起重機上使用。我們選用OMRON的CP1H系列的PLC，原因是該系列產品所獨有的特點：一是各種端口齊備，尤其配備標準的USB端口，編程無須特殊編程電纜，只須普通的USB電纜就可實現程序上傳下載，減少用戶日后維護成本；二是OMRON為PLC配置的通信系統便宜、簡單、實用，提供的Smart FB(功能塊)可能實現用于各種通信的梯形圖程序，大幅削減程序開發和調試時，降低了整個PLC網絡的造價，OMRON它明顯的低價位以及完善的售后服務，使其成為國內PLC用戶的首選。

2)PLC 的I/O系統選擇。PLC的I/O點數選擇須參照起重機原有的繼電器接觸器電氣設計圖紙，這樣的好處是不改變原來有的控制流程，改造周期短。根據原有起重電氣控制室內部的電氣控制的布局、空間，選用一套或多套PLC控制系統。現以行走機構為例， 結合起重機的實際電路圖選擇I/O單元。圖1是起重機的行走機構電氣圖。原控制回路為220 V電源,接觸器線圈電壓為220 V,系統中共有17點開關量輸入。6個開關量輸出。考慮到起重機將來的系統升級,PLC選擇OMRON的 CP1H-XA40DR-A、輸入24點、輸出繼電器型16點。

圖1 行走機構的主電路

3)PLC的I/O分配表及梯形圖。

(1)I/O分配表，見表1、表2。

(2)梯形圖(圖略)。

5 安裝調試

將梯形圖和程序輸入編程器，進行運行調試，直到準確無誤為止。

表1 輸入量通道分配表

表2 輸出量通道分配表

6 解決問題及效果

1)故障排查顯示明確：PLC各輸入輸出相應指示燈閃爍，判斷該回路工作是否正常。

2)邏輯運算準確無誤，程序靈活修改。

3)節省繼電器數目，故障率低。

4)改造方案方便、可行。現場技術人員較易掌握其編程語言。

5)起重機運行安全、可靠，平均無故障工作時間長。

[1]熊幸明.電氣控制與PLC[M].北京：機械工業出版社，2011.

Instead of conventional relay-contact control,PLC is used to control auto arms in dock hoist crane,making the crane running more reliably,the trouble monitoring system displaying more straight forward,maintenance being easier and the production efficiency becoming higher.

crane;PLC(programmable logic controler);transform

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2014.02.009

周耀輝(1968-)，女，遼寧開原人，副教授，大學本科，主要從事電氣自動化教學工作。

2013-12-30