PLC應(yīng)用的論文
來(lái)源:新能源網(wǎng)
時(shí)間:2024-08-17 13:42:41
熱度:
PLC應(yīng)用的論文【專(zhuān)家解說(shuō)】:PLC在行車(chē)電氣控制回路改造中的應(yīng)用
作 者 :李林靜,江月新,胡杰嘉,關(guān)鍵詞: 電力拖動(dòng) 變頻調(diào)速 可編程控制器1 引言某廠抓礦行車(chē)采用繞線
【專(zhuān)家解說(shuō)】:PLC在行車(chē)電氣控制回路改造中的應(yīng)用
作 者 :李林靜,江月新,胡杰嘉,
關(guān)鍵詞: 電力拖動(dòng) 變頻調(diào)速 可編程控制器
1 引言
某廠抓礦行車(chē)采用繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接頻敏電阻器進(jìn)行啟動(dòng)和調(diào)速,這種繼電器-接觸器控制方式在實(shí)際運(yùn)行中存在著以下問(wèn)題:
(1) 行車(chē)工作環(huán)境惡劣,工作任務(wù)繁重,電動(dòng)機(jī)所串頻敏電阻器燒損、斷裂和接地故障時(shí)有發(fā)生,造成電動(dòng)機(jī)頻繁燒損;
(2) 由于機(jī)體震動(dòng)及導(dǎo)電性粉塵環(huán)境,繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的可靠性差、故障率高、維護(hù)困難、維護(hù)費(fèi)用高、檢修工人疲于維護(hù);
(3) 轉(zhuǎn)子串頻敏電阻器調(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)行中頻敏電阻器長(zhǎng)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?jǐn)?、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。
于是該廠采用了PLC代替了繼電器-接觸器控制,將變頻器代替電動(dòng)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(wèn)題。
2 PLC控制的行車(chē)變頻拖動(dòng)系統(tǒng)組成
2.1 系統(tǒng)組成
行車(chē)的大車(chē)、小車(chē)、抓斗提升、抓斗開(kāi)閉電機(jī)都需獨(dú)立運(yùn)行,大車(chē)有兩臺(tái)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng),小車(chē)、抓斗提升、抓斗開(kāi)閉各為一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng),整個(gè)系統(tǒng)有5臺(tái)電機(jī)。為了保證各部分安全運(yùn)行互不影響,采用了4臺(tái)變頻器拖動(dòng),并用4臺(tái)PLC分別加以控制,系統(tǒng)組成如圖1所示:
圖1 PLC控制變頻拖動(dòng)系統(tǒng)組成
PLC接收主令控制器的速度控制信號(hào),該信號(hào)為數(shù)字量控制信號(hào),信號(hào)電平為AC220V。這些信號(hào)包括:主令控制器發(fā)出的正、反轉(zhuǎn)信號(hào)、電機(jī)過(guò)熱保護(hù)信號(hào)、安全限位信號(hào)及啟動(dòng)、急停、復(fù)位、零鎖等信號(hào),全部信號(hào)采用匯點(diǎn)式輸入。PLC針對(duì)這些信號(hào)完成系統(tǒng)的邏輯控制功能,并向變頻器發(fā)出起、停、正、反轉(zhuǎn)及調(diào)速等控制信號(hào),使電動(dòng)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(hào),并按設(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(guò)主令控制器向PLC發(fā)出各種控制信號(hào)。
提升電機(jī)在下放重物時(shí),電機(jī)反轉(zhuǎn),由于重力加速度的原因,電機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài),拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,并存儲(chǔ)在電壓型變頻器的濾波電容器的兩端,使直流電壓不斷上升,甚至能夠擊穿電器絕緣,當(dāng)電壓上升到設(shè)定值時(shí),接入泄能電阻來(lái)消耗直流電路的這部分能量,保證變頻器安全運(yùn)行。
2.2 變頻器與PLC通信
系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬量或開(kāi)關(guān)量方式控制變頻器。系統(tǒng)中,小車(chē)及提升變頻器通過(guò)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作為數(shù)據(jù)傳輸格式,波特率選擇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(jiǎn)單
只需1根兩芯的屏蔽雙絞線,而采用別的方式至少要4根電纜,從而減少了維護(hù)工作。
(2) 給定穩(wěn)定
避免了因信號(hào)的漂移、電磁干擾等諸多因素而引起模擬量給定抖動(dòng),因此系統(tǒng)速度給定更加可靠。
(3) 速度連續(xù)
相對(duì)于采用開(kāi)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,使得變頻器可以接受來(lái)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(wú)法正常工作。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。變頻器設(shè)有兩套控制方式,一套采用總線通信,用于正??刂?一套采用開(kāi)關(guān)量控制,用于應(yīng)急狀況。通過(guò)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(jué)不出兩套參數(shù)的切換。
2.4 同步與糾偏
行車(chē)在抓斗提升抬吊作業(yè)時(shí),系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)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)磨擦阻轉(zhuǎn)矩,機(jī)械抱閘的調(diào)整不可能完全一致,因此系統(tǒng)不采用動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)糾偏,而采用一種折衷方案,其工作原理為:首先,系統(tǒng)在PLC中設(shè)置2個(gè)閾值,閾值1用于啟動(dòng)吊鉤的自動(dòng)糾偏,閾值2用于結(jié)束自動(dòng)糾偏;其次,PLC讀入安裝在起升卷筒上編碼器的數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)計(jì)算起升高度;再次,PLC比較所讀入的2個(gè)起升高度,當(dāng)2個(gè)高度之差大于閾值1時(shí),PLC將一個(gè)微小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(gè)高度之差小于閾值2時(shí),取消該偏差量,通過(guò)慣性進(jìn)一步減少起升高差;最后,PLC將計(jì)算合成后的速度值能過(guò)Profibus-DP下載至變頻器中,作為抓斗提升電機(jī)的速度給定。
3 PLC軟硬件設(shè)計(jì)及應(yīng)用
3.1 PLC的硬件設(shè)計(jì)
行車(chē)大車(chē)、小車(chē)、抓斗提升、抓斗開(kāi)閉電機(jī)分別由不同的PLC控制,大車(chē)、小車(chē)、提升、開(kāi)閉電機(jī)都運(yùn)行在電動(dòng)工作狀態(tài),變頻器及PLC的控制結(jié)構(gòu)及軟、硬件實(shí)現(xiàn)基本相同。提升電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)有電動(dòng)、反接制動(dòng)、再生制動(dòng)等狀態(tài),變頻器及PLC之間的控制結(jié)構(gòu)較大車(chē)、小車(chē)復(fù)雜。以提升電機(jī)為例,其PLC的I/O接線如圖2所示,變頻器接線圖如圖3所示。
3.2 車(chē)的工作過(guò)程
圖2 PLC系統(tǒng)的I/O接線圖
圖3 變頻器接線圖
當(dāng)行車(chē)的駕駛室及橫梁攔桿的門(mén)關(guān)好后,1#、2#安全開(kāi)關(guān)的常閉接點(diǎn)打開(kāi),急停開(kāi)關(guān)斷開(kāi),主令控制器置于零位,此時(shí)才能按下啟動(dòng)按鈕,接通電源。當(dāng)主令控制器置于上升檔位,電機(jī)正轉(zhuǎn),通過(guò)調(diào)節(jié)速度檔位,控制變頻器輸出不同的電壓,達(dá)到調(diào)節(jié)抓斗提升電機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)主令控制器置于下降3擋且滿負(fù)荷時(shí),電機(jī)正轉(zhuǎn),此時(shí)電機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)主令控制器置于下降2擋且負(fù)荷較重時(shí),為強(qiáng)制下降階段,電機(jī)反轉(zhuǎn),在重力加速度的作用下,電機(jī)進(jìn)入再生制動(dòng)狀態(tài)。另外,當(dāng)電機(jī)由穩(wěn)定高速向低速換檔極快時(shí),電機(jī)也會(huì)進(jìn)入再生制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)主令控制器置于下降1擋時(shí),電機(jī)反轉(zhuǎn),處于電動(dòng)狀態(tài)。運(yùn)行中,不論何種原因電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn),為防止重物急速下降,保留了原來(lái)的三相液壓制動(dòng)器。
在緊急狀態(tài)下,可按下急停按鈕,一方面機(jī)械制動(dòng)器動(dòng)作,另一方面,將變頻器緊急停機(jī)控制端EMS接通,變頻器停止工作。當(dāng)抓斗提升電機(jī)因故障跳閘,熱繼電器動(dòng)作,電機(jī)過(guò)載等動(dòng)作,在故障排除后,可按下復(fù)位按鈕,接通變頻器復(fù)位控制端RST,使變頻器恢復(fù)到運(yùn)行狀態(tài)。
3.3 PLC的軟件設(shè)計(jì)
選用FXON系列PLC,采用摸塊式編程,具體模塊如下:
(1) 高度換算功能塊。用于將格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼,二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成起升高度及起升高度偏差調(diào)整;
(2) 變頻器開(kāi)關(guān)量控制功能塊。用于大車(chē)、小車(chē)及抓斗起升變頻器起動(dòng)、停止和速度給定的開(kāi)關(guān)量控制;
(3) 變頻器的通信控制功能塊。用于大車(chē)、小車(chē)、提升電機(jī)變頻器的啟動(dòng)、停止、速度給定。還用于變頻器的控制字與狀態(tài)字的讀取。圖4為大車(chē)的軟件控制流程圖,小車(chē)、提升電機(jī)、開(kāi)閉電機(jī)的軟件流程圖和大車(chē)的相似。
3.4 安全保護(hù)措施
(1) 配電部分:除設(shè)有缺相、過(guò)流、短路等保護(hù)外,還在行車(chē)兩側(cè)端梁及平臺(tái)處設(shè)置2只安全開(kāi)關(guān),只有開(kāi)關(guān)均閉合時(shí),才允許行車(chē)運(yùn)行。在行車(chē)上還設(shè)有登機(jī)請(qǐng)求及應(yīng)答按鈕,用于行車(chē)工作中其它工作人員的安全登機(jī)。
(2) 變頻器部分:選用的ACS600系列變頻器具有電機(jī)過(guò)載、缺相、接地、過(guò)流、直流母線過(guò)壓等保護(hù),抓斗提升電機(jī)及小車(chē)變頻器當(dāng)切換至總線控制方式時(shí)具有通信故障監(jiān)視功能。
(3) 行程開(kāi)關(guān)保護(hù):各機(jī)構(gòu)均設(shè)有行程限位保護(hù)。單動(dòng)工況時(shí),小車(chē)及抓斗提升限位開(kāi)關(guān)各自獨(dú)立;聯(lián)動(dòng)工況時(shí),小車(chē)1后限位及小車(chē)2前限位作為聯(lián)動(dòng)工況允許條件,小車(chē)1前限位及小車(chē)2后限位做為小車(chē)限位,起升1及起升2只要有一個(gè)限位動(dòng)作,則視為起升限位。
(4) 其它保護(hù):所有機(jī)構(gòu)均有零位保護(hù)、過(guò)流保護(hù)。抓斗提升機(jī)構(gòu)還有超載保護(hù)及超速保護(hù)。當(dāng)超速開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí),斷開(kāi)變頻器主接觸器電源。
4 結(jié)束語(yǔ)
PLC控制的變頻拖動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用到行車(chē),各電機(jī)各檔速度、加速時(shí)間、制動(dòng)時(shí)間都可根據(jù)實(shí)際工況條件設(shè)定,而且十分方便。從運(yùn)行結(jié)果來(lái)看,負(fù)載變化時(shí),電機(jī)速度運(yùn)行平穩(wěn)。設(shè)備的故障率大幅度降低,電機(jī)燒毀明顯減少,同時(shí)減少了到電網(wǎng)高次諧波的影響。設(shè)備檢修時(shí)排除故障的速度明顯加快,設(shè)備維護(hù)量大大減少。
-
科技小論文 初一的 有題目的 急急急!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!2024-08-17
-
分析一種經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象(論文)2024-08-17
-
請(qǐng)就身邊環(huán)境污染問(wèn)題(河流、大氣、噪音…)寫(xiě)一篇論文,字?jǐn)?shù)不少于6002024-08-17
-
我是大四的學(xué)生,誰(shuí)能講講太陽(yáng)能電池發(fā)電歷史,作論文用的,請(qǐng)大概寫(xiě)一下~!2024-08-17
-
電氣助理工程師論文范文,需要發(fā)表嗎?2024-08-17
-
電氣工程師論文免費(fèi)的哪有?2024-08-17
-
本人要寫(xiě)一篇論文,關(guān)于太陽(yáng)能光伏的,有誰(shuí)能提供一些資料,將萬(wàn)分感謝~??!2024-08-17
-
跪求關(guān)于石油化工的畢業(yè)論文2024-08-17
-
誰(shuí)能給我篇太陽(yáng)能電池板的畢業(yè)論文2024-08-17
-
有關(guān)石油鉆井的論文2024-08-17
-
有關(guān)石油鉆井的論文2024-08-17
-
關(guān)于環(huán)境議論文2024-08-17
-
我要保護(hù)環(huán)境的議論文.2024-08-17
-
酒店節(jié)能減排 論文 的 參考文獻(xiàn) 有哪些?2024-08-17
-
求2000字以上的化學(xué)論文2024-08-17