采用PLC技术改造抓斗桥式起重机
[摘要]炼铁厂干煤抓斗桥式起重机由主令控制器控制改造为可编程控制器的使用效果。
[关键词] 抓斗桥式起重机 主令控制器 可编程控制器 时序控制
1. 前言：
炼铁厂供料车间抓斗桥式起重机原控制电路采用71-时间继电器平衡切除电阻，实际使用中JT3型直流时间继电器每月常常损坏4-5个这是因为一合上控制电源开关，1个时间继电器就全部处于通电状态，设计不甚合理；其次抓斗装卸作业高节奏使得时间继电器频繁动作，其线圈有1万多匝，线径小于0.2mm2，消耗功率约16W，正常工作时发热比较严重，导致绝缘老化，每次线圈得、失电瞬间又会产生很大的反电动势，极易击穿绝缘损坏线圈，特别是工作现场环境差、煤粉尘多、震动大、电化腐蚀严重等加剧了时间继电器的损坏.
2. PLC简介：
可编程控制器(Programmable controller)是计算机家族中的 一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已大大超过了逻辑的控制范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC，但是为了避免与个人计算机相混淆，所以，将可编程控制器简称PLC。
PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会(IEC)颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
3. 抓斗桥式起重机原控制电路原理：
工作原理如下：原控制电路图一，图上KM1~KM6是CJ20型交流接触器，KT1～KT6是JT3型直流时间继电器KMUP1是抓斗上升主交流接触器，KMD1是抓斗下降主交流接触器，KMUP2是抓斗打开主交流接触器，KMD2是抓斗闭合主交流接触器,将主令开关SA1、SA2置“零”位，零位触点闭合,合上控制电源开关QS3电流经SA1、SA2过流继电器常闭触头KI4、KI5使“零”位中间继电器KA吸合，并自锁,经二极管VD半波整流后的直流电压使KT1～KT6全部得电吸合，它们的常闭触点断开，KM1~KM6全部处于分断状态。以抓斗上升为例，主令开关SA1转至“上升”档，电流经SA1闭合触点、抓斗下降主接触器KMD1 互锁常闭触点、安全限位开关正常闭合触点SQUP1、SQUP2使“上升”主接触器KMUP1线圈吸合，其常闭触点KMUP1断开则KT1断电，其断电延时闭合触点KT1延时1.5s闭合KM1获电吸合切除第一挡电阻（主电路从略未画出），同时其常闭触点KM1断开，使KT3断电，其断电延时闭合触点KT3延时0.5s闭合KM3获电吸合切除第二档电阻，同时其常闭触点KM3断开，使KT5断电，其断电延时闭合触点KT5延时0.5s闭合KM5获电吸合切除第三档电阻，从而自动完成了上升过程电机转子串联电阻的全切除，电机达到最大转速. 抓斗下降、抓斗开启、抓斗闭合平衡切除电阻的原理与上述相同.
4. 采用可编程序控制器PLC取代时间继电器
PLC是一种专为在工业环境下应用而设计的电子系统，在改造中选用了三菱F1-20MR的PLC，有输入点12，输出点8，输入／输出均采用光电隔离，具有抗干扰能力和保护电路，执行方式为循环执行存储程序，可用继电器梯形图和逻辑符号编程，程序容量1000步。
取消JT3时间继电器，增加6个小型中间继电器（图一也用KTI-KT6表示），实施改造简单快捷PLC（接线图见图二，梯形图见图三）。为了给PLC提供交流220V的合适电源，电路中有一小型150W交流变压器，初级接交流380次级输出交流220V，并经UPS不间断电源接入PLC。
操作时启动起重机，中间继电器KA吸合，PLC处于工作待命状态，其运行端子RUN与公共端COM短接。推动主令开关操作，若PLC输入端X400.得到信号，输出端Y430、Y431、Y432依次在1.5S、2.5S、3S时输出信号使外电路动作，平衡切除电阻，电机达最大转速。同理若PLC输入端X401得到信号，输出端Y433、Y434、Y435依次在1.5S、2.5S、3S 时输出信号使外电路动作，平衡切除电阻，切换电阻全过程自动进行。
5. 结束语：
采用三菱进行控制电路局部改造，线路改动不大，实施相当方便。程序存储在存储
器中，调整十分容易。PLC可靠性极高，2003年5.月改造完投入使用至今未出现任何故障，再不用费时更换时间继电器与调整时间参数，大大减少了维修工作量，降低维修费用，明显提高了抓斗桥式起重机的作业率，而改造投入资金仅需6个月即可收回（每个时间继电器价250元左右）。通过改造把原来的故障时间从每月几个小时下降到一年几个小时，大大的提高了抓斗起重机的作业效率。
参考文献：
［一］ 扬士云，李美莺，栾永恒，等。可编程序控制器（PC）编程应用和维修［M］ 北京：清华大学出版社，1995-5-9 49-65
［二］
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