基于PLC及变频器的行车控制系统改造

基于 PLC及变频器的行车控制系统改造

曹朝阳 曹众众

河南中孚铝业有限公司 河南 郑州 451200

摘要：结合桥式起重机运行特点可以得知，因为其内部的零部件数量比较多，一旦出现故障，设备不能够在规定的时间之内发出准确指令，影响后续动作的顺利完成。为了进一步提高桥式起重机的整体运行效率，改造PLC及变频器的行车控制系统显得尤为重要。基于此，本篇文章对基于PLC及变频器的行车控制系统改进行研究，以供参考。

关键词：基于PLC；变频器；行车控制系统；改造

引言

近年来，我国社会经济蒸蒸日上，科学技术水平大幅度提高，促使自动化技术应运而生。其技术含量与日俱增，在多个领域得到应用，并做出了重大贡献。在此背景下，在汽车制造、机械制造等不同领域出现了很多自动化生产线，实现了对传统生产方式的创新和发展，尤其是在PLC控制技术的运用下，强化了对生产线外部设备的有效控制，打造了优越的生产环境，在保障生产效率与质量的同时，也为相关行业发展注入了新的生机与活力，具有广阔的应用前景，积极探索基于PLC控制的变频器在自动化生产线中的应用意义重大。

1PLC技术特点

PLC技术在其应用发展的过程中,不仅实现了电气设备装置的高效运行,同时结合了互联网技术以及计算机技术的操控优势,PLC技术在降低能耗的过程中实现了高质量的自动化运行,并且plc系统操作能够实现简单方便以及节约成本的目的。所以PLC技术的功能日益完善的基础上,对整个电气设备装置的功能设置相应的多元化。在PLC技术应用越来越广泛的基础上,电气装置设备的自动化运行已经成为必然趋势。而且PLC技术不仅解决了电气设备自动化操作的相应问题,同时推动了电气设备的自动化、智能化发展。

1.1.1反应速度变快

辅助继电器在PLC技术中起到非常重要的作用,在应用中,可以忽略部分节点,进而将这些节点转化为时间,能够快速的完成对各项内容的处理。

1.1.2安全性强

PLC技术在电气设备自动化控制系统中,能有效地提高该系统在实际应用的抗干扰能力。时代在不断发展,PLC技术也在不断的完善,其中安全性能也得到了进一步的提升,使得电气设备能够正常运行。

1.1.3操作方便

PLC技术在操作时相对简单点,能够大大降低PLC技术的操作难度,为了避免在操作是出现问题,导致电气设备无法正常运行,所以要提高电气设备运行时的工作效率,进而加快企业发展的步伐。

1.1.4功能完善

PLC技术在电气设备自动化控制中有重要的作用。PLC技术的功能完善,可以使PLC技术和电气设备自动化控制系统结合在一起,从而使电气设备自动化控制的功能得到很大的提高。在对PLC技术的应用分析前,要充分掌握该技术的特点,确保在实际应用中对PLC技术进行有效控制,为实现企业的经济效益提供良好的保障。

2变频器

变频器型号众多，加大了变频器选择的难度。一般来说，质量佳的变频器性能优，但价格都比较高，反之则低。在变频器选择时，不能一味地考虑其性能，而是要进行综合分析。主要是因为高性能的变频器虽然优点种种，但是在具体应用时，十分容易进入过载的状态，不利于提高变频器的稳定性。面对此种情况，要结合多方面因素进行变频器的选择，如对生产要求进行分析、考虑自动化生产线的条件。在实际选择的过程中，一是不能为了节约成本，选择低性能的变频器，二是不可为了单纯地提高生产效率，而选择高性能的变频器。总之，要立足生产线的工作状态选择最合适的变频器，这样才能促使变频器发挥最大的效用，提升变频器在应用中的稳定性，保质保量地进行生产，从而达到事半功倍的效果。

3桥式起重机改造前存在的问题

某钢铁企业炼铁高炉炉顶桥式起重机在改造前由于使用年久，其电气控制方式落后，再加上高炉炉顶粉尘浓度大、湿度高，大部分电气元件老化严重，对电机也容易造成严重的损伤，经常出现滑环间短路放电的情况。因此，利用高炉大修之际对其进行电气控制系统改造。根据设备故障统计情况分析，早期采用的交流接触器与时间继电器对电机的正反转及加减速进行控制，接触线圈烧坏的情况时有发生，设备故障率高。可采用交流异步电动机转子回路串多段电阻的方式进行调速，其主要电气配置为：行走小车电机1台，功率3.7kW；提升主钩电机1台，功率55kW。

4基于PLC及变频器的行车控制系统改造建议

4.1硬件模块

4.1.1集成业务调度模块

本模块主要包括基础配置、数据接口、通信接口、三维场景采集及三维生成等功能。其中通信接口又包括集成业务调度与车位状态通信，确认是否有待装载车辆；行车电控系统接口定义行车与集成业务调度系统之间数据的交互、规则；行车垂直偏离角度检测用于感知行车是否产生倾倒安全风险；雷达无线接口实现雷达所在实时位置的高程检测，三维生成包括对场景三维坐标的插值、堆料三维分布和特征生成功能，在生成业务信令前，根据三维特征分布确当前位置是否满足抓取条件。

4.1.2行车电控系统模块

行车电控系统包括激光定位、行车通信接口、运动控制系统、故障检测模块。激光定位硬件及接口软件能检测大小车的实时位置，并将数据提供给扫描模块，与雷达高程数据共同生成空间三维坐标；行车通信接口定义了电气控制模块与集成业务调度模块之间的协议接口，包括业务信令、业务规则、空间坐标、故障代码、行车状态代码等内容；运动控制系统为PLC控制系统，能根据行车位置、行车状态、业务指令等，控制大小行车运动速度、抓斗升降与开闭动作；故障检测模块检测硬件及指令故障，当电机、行车、抓斗等有故障产生时，则根据故障种类，做出暂停、报警、停电等行为。

4.2软件模块

自动行车PLC控制系统，有参数配置、故障检测与报警、PLC控制功能模块。本系统接收集成业务调度系统的业务指令及抓、放位置，通过PLC控制系统指挥电气装置，控制行车电机及抓斗电机的运动，检测控制系统的电气、电流、位置等参数，实现无人值守业务的抓取、放料自动控制。

4.3程序设计

程序设计也是在TIAPortal软件上进行。主钩，大车、小车程序结构基本相同，根据小车速度控制的输入和输出设计的小车控制程序。

4.4结果分析

某行车改造完成后，因为简化了控制线路，通过与HMI的通信，实现人机对接，监控系统状态，实现自动报警，故障率与检修时间明显降低，即使新员工，通过简单培训也能处理故障。通过本次系统改造，备件成本降低、使用方便、运行稳定靠，可广泛应用于行车控制领域或同类系统。

结束语

总而言之，在行车控制系统改造中，PLC控制技术属于重要的组成部分，占据着核心地位。为此，应注重PLC控制系统以及变频器的选择，根据自动化生产要求，合理地进行相关参数的设置，科学开展PLC编制工作，提高操作正确性，以不断提高行车控制系统改造水平，优化生产效果，早日实现预期生产目标，满足行业发展需求，进而获得长足进步。

参考文献

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