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【获奖报告】龙诚LC200系列 PLC在塔式起重机控制系统中的试用报告——姜彦青

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发表于:2016/4/20 15:57:06
#0楼
  摘要:塔式起重机电控系统是针对起升、回转、变幅三大机构的调速控制。传统的由继电器逻辑实现的控制,存在可靠性差、操作复杂、故障率高、效率低等缺点。本文针对龙诚PLC在塔机起升控制中采集四档操作主令信号,进行绕线电机的串电阻调速;回转控制中采集四档操作主令进行回转双电机的变频调速。变幅控制中采集两档操作主令进行变极调速。该系统使用方便,简化线路,极大提高了系统稳定性与可靠性。

  关键词:可编程序控制器 电机调速 简化控制线路 智能控制

  一、应用简述:包含该应用的领域,其产生的相关背景和当前的市场动态

  1.塔式起重机的控制现状

  塔式起重机在我国的建筑施工领域起着重要的作用,很大一部分塔式起重机仍使用继电器硬接线电气控制系统,继电器硬接线控制虽然成本低,但继电器在动作时带有冲击,加上起重机是一种频繁起停的机械设备,使得这种控制系统寿命一般较短,维护投入大,还无法进行数据运算。随着高层建筑的发展,各项建设的突飞猛进,国内外市场对塔式起重机提出了更高的控制要求。宽调速范围,速度切换平稳,安全装置齐全,动作灵敏可靠,自动化程序高,防止误操作与野蛮操作装置,进一步杜绝安全事故的发生。

  传统的继电器逻辑控制系统还有一些缺点:第一、每天需要进行大量的装卸操作,切换频繁,在电流较大的状态下,易烧毁触头;第二、可靠性差,操作复杂,故障率高、电能浪费大、效率低。第三、为适应起重机的工况,起重机操作人员经常性的反复操作,电器元件始终处于大电流工作状态,降低了电器元件和电动机的使用寿命。第四、起重机工作的协调性主要靠操作人员的熟练程度。在起重机工作时操作人员劳动强度比较大,容易疲劳,易产生误操作。

  要从根本上解决这些问题,只有彻底改变传统的控制方式。近年来,随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展,电气传动和自动控制领域也日新月异。其中,随着可编程控制器引入交流电气传动系统,使电气传动系统性能发生了质的变化。使塔式起重机具备了智能化控制、集中控制、故障诊断、变频调速等。简化控制线路,提高控制系统的可靠性与稳定性。在PLC控制的起重机在工作时随时可以根据现场的情况去设置速度、加档的时间和减速时间;提高了工作效率,定位更准确;节能效果明显,节电率可达35﹪;对齿轮、电动机无冲击,故障率低,易于维护,大大减少了维护作用;提高了行车的可靠性和安全性,延长了起重机的使用寿命。目前100TM以上的塔式起重机,基本控制架构是:操作联运台+PLC+变频器。实现了时实监控、集中控制、故障诊断、数据记录等功能。

  2.公司介绍,包括公司的主要特色,主力产品以及发展概况。

  XX集团现辖建设机械有限公司、起重机械有限公司、交通机械有限公司、建材机械有限公司、XXXXX公司、专用汽车公司、升降机公司等26个法人子公司,在北京、上海建立全资生产企业,拥有省级技术中心,构筑起以建设工程机械为主导,葡萄酒业、粮油加工、酒店服务、交通运输、建筑安装、典当投资、对外贸易为辅助,多业并举的总体框架。集团占地面积180万平方米,建筑面积100万平方米,总资产25亿元。

  集团产品有JZC、JS系列混凝土搅拌机、PLD系列混凝土配料机、HBT系列混凝土泵、HZS系列混凝土搅拌站、TC系列塔式起重机、SC系列施工升降机、WBZ系列稳定土拌和站、JZL系列电动履带桩机、FY系列混凝土搅拌输送车等三十大系列、一百八十多个品种。集团在全国设有销售机构120个,经销网点260个,产品遍布全国,并远销100多个国家和地区,产品在京广高速铁路、武广客运专线、青荣城际铁路、苏通大桥、平潭大桥、海阳核电等重点建设工程施工中大显身手,产品连年被中国质协评为“用户满意产品”;“XX”商标被评为“山东省著名商标”、“中国驰名商标”。

  集团先后获得“全国建设机械行业优秀质量管理企业”、“全国建设机械行业质量效益型先进企业”、“全国建设机械行业用户满意单位”、“中国机械行业100强企业”、“中国工程机械行业50强企业”、“全国民营企业500强”、“全国重合同守信用企业”、“山东省高新技术企业”、“山东省文明诚信百佳企业”、“山东最佳企业公民”、“烟台市纳税百强企业”等称号,通过质量、环境、安全三体系整合认证,荣获“山东省质量管理奖”。

  二、应用说明

  1.应用功能描述

  本系统是将60TM塔式起重机控制系统由继电器控制改为PLC控制,提升、回转、变幅三大机构独立工作。提升机构是双速绕线电机串电阻调速,回转是双电机变频调速,变幅是双极电机的变极调速。在本系统中,PLC程序设计的主要任务是接受外部开关信号(按钮、联动台、安全限位)的输入,判定当前的系统状态,输出信号控制接触器等器件,以完成相应的控制任务。控制系统的总框图如下:
附件 22.jpg
  
图1 塔机电控系统总框图
  

  2.工艺流程说明:根据塔式起重机控制电路的工作原理,绘制软件流程图如下:  
附件 11.jpg
图2 塔机电控系统流程图
  
  3.系统需要分析:PLC程序设计的主要任务是接受外部开关信号(按钮、联动台、安全限位)的输入,判定当前的工作状态,输出信号控制接触器与变频器,以完成相应的控制。此程序的难点在于塔机回转控制的应用,回转机械属于高惯量,变频调速时要解决大范围移动时的快速启停,又要解决就位时的准确定位,及点动时的响应速度。通过龙诚LC200系列PLC的程序控制,解决了回转直流制动时间与涡流工作时序,有效的解决了上述难题。龙诚PLC的KEEP指令,在时序控制中非常实用,尤其是个按钮控制设备启与停,比三菱PLC的SET、RESET指令方便。

  三、系统硬件设计

  1.电气控制原理图
附件 电气原理.jpg
电气原理图
  
  2.PLC I/O分配表
附件 00.jpg
  3.龙诚LC200系列 PLC控制程序
附件 0.jpg
  4.应用设备图片展示
附件 1.jpg
现场图片1

附件 2.jpg
现场图片2

附件 3.jpg
  
现场图片3

附件 4.jpg
现场图片4
 

  四、应用体会

  本文设计的塔式起重机PLC控制系统已成功应用于方圆集团TC5510塔机,系统经过10个月的连续运行,从未发生一次故障,与传统的塔式起重机控制系统相比较,具有以下优点:

  1. 简化线路,操作方便。

  2. 具有良好的动态调整性能;

  3. 提高了系统的稳定性、可靠性;

  4.龙诚PLC在应用中优点有以下几点,一是PLC上电响应时间短,上电瞬间PLC就处于RUN状态。二是应用指令,如KEEP指令,使用方便。常开常闭触点,相互切换方便。三是延续了亚州编程风格,为编程者熟悉。

  经实践证实:本系统的设计是行之有效的,具有良好的应用价值.

  本文创新点:对传统的继电-接触器控制的塔式起重机进行改造,设计了一套基于PLC的塔式起重机控制系统,已投进使用.实践证实:该系统使用方便,具有良好的动态调整性能,极大进步了系统的稳定性、可靠性.
[此贴子已经被作者于2016/4/20 16:04:20编辑过]
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