港口橋式起重機電氣控制系統遠程IO系統應用探析

顧正歡

（上海振華重工（集團）股份有限公司陸上重工設計研究院，上海 200125）

港口橋式起重機電氣控制系統遠程IO系統應用探析

顧正歡

（上海振華重工（集團）股份有限公司陸上重工設計研究院，上海 200125）

隨著我國經濟貿易量逐漸增加，港口建設勢在必行。其中，對于舊港口的更新建設而言，橋式起重機的電氣控制系統發揮著關鍵性的作用，特別是對于中遠程I/O系統。基于此，文章以港口橋式起重機電氣控制系統為研究重點，闡述了中遠程I/O系統通信原理，并對控制系統予以有效解構，針對PLC系統配置狀況進行深入研究，以期進一步推進技術發展與實際應用，實現經濟貿易量的增加。

港口橋式起重機；電氣控制系統；中遠程I/O系統；應用

I/O模塊通常被設置在電氣房內部，是起重機電控系統的重要組成，和外圍限位以及其他元件進行連接，而且連接線始終是一對一直接連接。與此同時，所有的連線都會引入PLC柜當中。在控制系統中，對遠程I/ O形式予以有效應用，同多個機構控制存在聯系的I/O模塊被分布安裝于各分機構的控制柜當中。需要注意的是，能夠就近和控制柜內部的元件實現連線，最重要的是，各個分機構限位信號也同樣會進入到不同機構的遠程I/O分站中。基于此，遠程I/O和主站PLC控制柜主要是以單根電纜為基礎實現通信，并完成信息交換的任務。

1 中遠程I/O系統運行原理研究

從本質上來講，中遠程I/O系統就是PLC控制網絡。在實際通信過程中，對周期I/O方式予以合理運用，并實現了數據內容的有效交換。另外，按照主從方式落實存取控制，一般情況下會將PLC當作主站，如果情況特殊還應當利用通信處理器，并將其當做主站，而其他遠程I/O單元則發揮系統從站的作用。在此基礎上，應將緩沖區建立在主站當中，同樣在實際工作當中應掃描用戶的相關信息內容，但需要由CPU單元承擔。

與此同時，在處理工作過程中，對周期循環方式予以合理地運用，并根據特定順序以及從站實現數據與信息的有效交換，最終將所獲取的信息存儲在緩沖區域內部，為系統提供所需的服務。

2 本機控制系統的構成

本機控制系統PLC主要采用的是由西門子公司生產的S7-300系列，與此同時，對FB遠程I/O予以合理運用。其中，遠程I/O和PLC變頻器間采用的是PROFIBUS總線，有效增強了數據的傳輸效果。與此同時，本機電氣設備在主梁內設置了電氣房與司機室等等，進而利用司機室聯動臺實現對各機構的操作目的。而在PROFIBUS協議當中，將FMS操作省去，主要目的就是基于DP模式可以實現更多用戶數據的有效傳輸，而且總線耦合器的類型能夠滿足128B輸入與128B輸出的要求。

而40/10t動雙梁橋式起重機的構成相對簡單，一般組成部分包含了主、副起升系統與大車機構以及小車機構。其中，驅動系統所采用的是G7變頻裝置，而控制系統則是可編程控制器的一種，通常被稱之為PLC。在此基礎上，對HMI觸摸屏信息管理系統進行了有效應用。設備主機采用的是S7-300系列與FB遠程I/O。除此之外，主機、遠程I/O與變頻器間采用的是PROFIBUS總線，進一步增強了數據傳輸的有效性。

設備電氣裝置主要集中在司機室與主梁內電氣房當中，而實踐工作的開展，工作人員能夠對司機室內部的聯動臺進行操作，以完成工作任務。針對電氣控制系統來講，其中主要涵蓋了副起升控制柜、電源與大、小車控制柜等等。除此之外，將PLC設置在司機室內，并在其他控制柜當中都構建起遠程I/O的分站。圖1表示的是PLC系統配置圖示。

其中，小車機構主要通過對變頻器的運用控制電機，如果主機與變頻器要實現數據分享的情況，應當與PROFIBUS實現數據交換與更新的目的。與此同時，柜內也設置出遠程I/O分站。具體功能就是采集小車機構輔助信號、外圍限位信號與總接觸器信號。針對主起升機構來講，對電機進行控制的過程中，需要采取變頻控制器操作，而實現主機與變頻控制器的數據交換目的。另外，將主起升機構I/O分站設置在柜內，進而采集多個設備所產生的信號，為系統安全運行提供保障，增強電機控制的有效性，使得操作更加合理與及時。

圖1 整機PLC系統配置圖示

將主站設置在司機室內部，包含通信模塊以及CPU，但并未將I/O模塊進行設置。所以，與其他的控制柜對比，實際體積更小。在此基礎上，將I/O模塊設置在聯動控制臺內部，并不具備供電電源，因而全部線路會在聯動臺內部實現連接目的，對通信線路予以合理利用，更好地實現信息傳遞的目的。

而本機遠程I/O則采用過程自動化產品，是FB系列中的一種。因產品的質量較高且與港口橋式起重機要求相吻合，因而實際的使用范圍相對廣泛。而FB遠程I/O對總線技術予以合理地運用，能夠實現傳感器以及執行機構同時與控制系統相連。而遠程I/O總線耦合器，則是將自動化系統要求作為重要基礎展開特殊性的設計工作，針對性較強，且效果理想，實際應用十分靈活與方便，備受技術工作人員認可。而在PROFIBUS協議當中將FMS操作步驟去除，能夠對整機與DP模式的用戶數據進行傳輸，一定程度上實現了數據傳輸量的增加。值得注意的是，這種類型的總線耦合器，在輸入量與輸出量方面能夠實現較大字節，所以實際的工作效率也隨之提高。

最后，系統本身采用型號是3120總線耦合器，所以能夠與總線耦合器寄存器直接連接，同樣還能夠在總線端子當中完成數據連接。整個過程中，能夠針對參數展開適當地調整，同樣也能夠實現改變并調整總線端子模塊極限數值的目的，一定程度上增強了工作的靈活程度，并提高了效率。而以上功能同樣是傳統設備不具備的，在實際設計過程中充分彌補了傳統方式的不足之處，使得作用效果不斷增強。

圖2 組態過程圖

3 本機控制系統網路組態的狀況分析

主機系統是通過西門子Step軟件來完成組態任務，而具體的操作過程可以由圖2表示出來。

在上述步驟完成以后，要合理配置網絡并重新構建網絡。在此過程中，可以點擊PROFIBUS并設置其網絡屬性。在構建全新網絡以后，添加所需從站，節省不必要的步驟。另外，遠程I/O系統被應用在本機當中，在線號線控制方面對PROFIBUS進行了應用，有效減少了各柜間的線路長度，且工作量不斷降低，這一定程度上加快了工作進度。與此同時，機構內部各遠程PROFIBUS都能夠獨立輸入亦或是輸出數據，為后期維護與檢修工作的開展奠定了堅實的基礎。在投入實際使用過程中，若系統仍需改進，僅針對部分設備與機構改進就可以，無需采取大修大改的方式。中遠程I/O系統能夠在多種規模系統當中應用，在與I/O模塊搭配方面靈活性十分明顯。在構建完成PROFIBUS網絡之后，將全部DP從站添加進去，當網絡配置合格以后，即可在主機中完成下載。

4 結語

上文針對中遠程I/O系統運行的基本原理與控制系統的構成，還有網路組態等問題展開了深入研究與分析，并對其內部結構予以探討，進一步了解控制系統的主要原理，把控工作方式，為后期維修與系統更新工作的開展提供了有力保障。而在科技水平提高的基礎上，該技術同樣會實現全新的發展，使得港口起重機工作的效率不斷提升。

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U653.921

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1671-0711（2017）06（下）-0143-02