維修電工論文正稿.doc

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1、...國家職業(yè)資格（二級）全省統(tǒng)一鑒定維修電工論文PLC在行車電氣控制回路改造中的應(yīng)用姓名：所在單位：時(shí)間：.......PLC在行車電氣控制回路的改造中的應(yīng)用摘要：介紹PLC控制的變頻器拖動系統(tǒng)在行車的應(yīng)用，對系統(tǒng)中PLC與變頻器的通信，同步糾偏，安全措施做了詳細(xì)的說明，并給出了系統(tǒng)軟、硬件組成。關(guān)鍵詞:電力拖動變頻調(diào)速可編程控制器1引言我廠鑄鋁車間行車采用繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串接頻敏電阻進(jìn)行啟動和調(diào)速，這種繼電器－接觸器控制方法在實(shí)際運(yùn)行中存在以下問題：1）行車工作環(huán)境惡劣，工作任務(wù)繁重，電動機(jī)所串頻敏電阻器燒壞、斷裂、接地故障時(shí)有發(fā)生，造成電動機(jī)頻繁燒損。2）由于機(jī)體震動及導(dǎo)電性粉塵

2、環(huán)境，繼電器－接觸器控制系統(tǒng)的可靠性差、故障率高、維修困難、維護(hù)費(fèi)用高、檢修工人疲于維護(hù)。3）轉(zhuǎn)子串頻敏電阻調(diào)速，機(jī)械特性軟，負(fù)載變化時(shí)，運(yùn)行不平穩(wěn)，且運(yùn)行中頻敏電阻長期發(fā)熱，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。4）各接觸器在大電流狀態(tài)下頻繁分段、吸合，造成電網(wǎng)高次諧波污染嚴(yán)重，電網(wǎng)功率因數(shù)低。.......1）于是我廠采用了PLC代替了繼電器－接觸器的控制，將變頻器代替電動機(jī)轉(zhuǎn)子串頻敏電阻器的調(diào)速方式，改造后，運(yùn)行效果顯著，解決了以上問題。1PLC控制的行車變頻器拖動系統(tǒng)組成1.1系統(tǒng)組成主令控制器PLC1PLC1PLC3PLC4變頻器2變頻器1變頻器3變頻器4M1M1M1M2M1行車的大車、小車、抓斗提升、

3、抓斗開閉電機(jī)都需要獨(dú)立運(yùn)行，大車有兩臺電機(jī)同時(shí)驅(qū)動、小車、抓斗提升、抓斗開閉各為一臺電機(jī)驅(qū)動，整個系統(tǒng)有5臺電機(jī)。為了保護(hù)各部分安全運(yùn)行互不影響，采用了4臺變頻器拖動，并用了4臺PLC分別加以控制，系統(tǒng)圖如圖1所示：大車小車提升開閉22KW7.5KW37KW37KW.......PLC接收主令控制器的速度控制信號，該信號為數(shù)字量控制信號，信號電平為AC220V.這些信號、安全限位信號及啟動、急停、復(fù)位、零瑣等信號，全部信號采用匯點(diǎn)式輸入。PLC針對這些信號完成系統(tǒng)的邏輯控制功能，并向變頻器發(fā)車起、停、正、反轉(zhuǎn)及調(diào)速等控制信號，使電動機(jī)處于所需的工作狀態(tài)。變頻器接收PLC提供的控制信號，并按

4、設(shè)定向電機(jī)輸出可變頻、變壓的電源，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速。操作人員按實(shí)際需要通過主令控制器向PLC發(fā)出各種控制信號。提升電機(jī)在下放重物時(shí)，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，由于重力加速度的原因，電動機(jī)處于再生制動狀態(tài)，拖動系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，并存儲在電壓型變頻器的濾波電容器的兩端，使直流電源不斷上升，甚至能擊穿電器絕緣，當(dāng)電壓上升到設(shè)定值時(shí)，接入泄能電阻來消耗直流電路的這部分能量，保證變頻器安全運(yùn)行。1.1變頻器與PLC通信系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬量或開關(guān)量方式控制變頻器。系統(tǒng)中，小車及提升變頻器通過選件模塊連接至Profibus-DP總線上。綜合考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性及穩(wěn)定性，系統(tǒng)選用PPC-3作為傳

5、輸格式，波特率選擇為387.5Kbps。采用總線結(jié)構(gòu)后，系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化，具體表現(xiàn)如下：1）布線簡單.......只需要1根兩芯的屏蔽雙絞線，而采用別的方式至少需要4根電纜，從而減少了維護(hù)工作。1）給定穩(wěn)定避免了因信號的漂移、電磁干擾等諸多因數(shù)而引起模擬量給定抖動，新車系統(tǒng)速度給定更加可靠。2）速度持續(xù)相對與采用開關(guān)量作為速度給定的系統(tǒng)，速度給定由離散量變成了連續(xù)量，使得變頻器刻錄接受來自PLC的速度微調(diào)指令，以實(shí)現(xiàn)抬吊作業(yè)平衡。2.3備用應(yīng)急系統(tǒng)當(dāng)總線干纜或總線上某點(diǎn)出現(xiàn)損壞時(shí)，有可能使系統(tǒng)無常工作。因此系統(tǒng)中設(shè)有一套備用的系統(tǒng)，以防止緊急情況下總線不能正常使用，但又不能停止作業(yè)的工況。變

6、頻器設(shè)有兩套工作方式，一套采用總線通信，用于正?？刂?；一套采用開關(guān)量控制，用于應(yīng)急狀況。通過PLC切換兩套參數(shù)，兩套參數(shù)在手柄檔位的速度給定上完全一致，因此從使用角度感覺補(bǔ)充兩套參數(shù)的切換。1.1同步與糾偏.......行車在抓斗提升抬吊作業(yè)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入自動糾偏模式，以保證吊鉤在抬吊時(shí)鋼絲位置同步。由于機(jī)械安裝時(shí)摩擦阻轉(zhuǎn)矩，機(jī)械報(bào)閘的調(diào)整不可能完全一致，因此系統(tǒng)不采用動態(tài)實(shí)時(shí)糾偏，而采用一種折衷方案，其工作原來為：首先，系統(tǒng)在PLC中設(shè)置2個閥值，閥值1用于啟動吊鉤的自動糾偏，閥值2用于結(jié)束自動糾偏；其次，PLC讀入安裝在起升卷筒上的編碼器的數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)計(jì)算起升高度；再次，PLC比將一個微小

7、的速度偏差量疊加在由手柄確定的基準(zhǔn)速度上，當(dāng)兩個高度之差小于閥值2時(shí)，取消該偏差量，通過慣性進(jìn)一步減小提升高差；最后，PLC將計(jì)算合成后的速度值能通過Profibus-DP下載到變頻器中，作為抓斗提升的電機(jī)的速度給定。1PLC軟硬件設(shè)計(jì)及應(yīng)用1.1PLC硬件設(shè)計(jì)行車大車、小車、抓斗提升、抓斗開閉電機(jī)由不同的PLC控制，大車、小車、提升、開閉電機(jī)都運(yùn)行在電動工作狀態(tài)，變頻器及PLC的控制結(jié)構(gòu)及軟、硬實(shí)現(xiàn)基本相同。提升電機(jī)運(yùn)