卸船机 PLC 及变频技术应用探讨.doc

1、1卸船机 PLC 及变频技术应用探讨【摘要】本文主要结合卸船机电控系统的配置、保护设计应用，深入分析研究了桥式抓斗式卸船机 PLC 及变频技术的应用。本文提出了自己的一些观点和看法，可与同行共同探讨。更多还原 【关键词】变频技术 PLC 卸船机应用 中图分类号：TM344.6 文献标识码：A 前言 随着技术的发展，可编程控制器(pLC)的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，作为一种成熟稳定可靠的控制器，目前 PLC 已经在工业控制中得到了越来越广泛的应用。在工业生产过程控制中，它具有可靠性高、抗干扰能力强，在恶劣的生产环境里，仍然可以十分正常地工作等优点。随着自动控制技术的发展，卸船机由长期处于

2、人工手动操作时代渐渐进入了半自动控制或全自动控制时代。这又是一个自动控制技术成功应用的典型案例，它帮助司机从高强度的工作中解脱出来，充分发挥各类传感器、现代 PLC 控制器和直接转矩控制变频器的优越性能，并在保证卸船过程安全性的前提下将昂贵的卸船机的效率大大提高，从而使用户得到更高的效益。卸船机 PLC 及变频控制系统可根据不同的配置方式得到不同用户的选择。采用变频器实现起重机电机的调速运行，结合 PLC 的强大功能、可靠性以及基于组态软件所开发出来的良好人机界面和通信2能力因其技术先进性、维护性能的优良性在卸船机正得到越来越广泛的应用。 一、 PLC 控制与变频调速原理分析研究 1、PLC

3、控制。PLC 即可编程控制器（Programmablelogic Controller） ，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算 ,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 / 输出控制各种类型的机械或生产过程 .PLC 是可编程逻辑电路。是以集中型输出输入，以及周期性的循环扫描这种方式来工作的。一是工作方式。PLC 通过可分布式布置的 I/O 模块就近控制的继电器是同时处于控制状态的，而且都以并行的方式进行工作，而 PLC 的内部各器件以串行的方式进行周期性的循环扫描。二是工作特点。PLC 采用半导

4、体集成电路来做定时器，不受环境的影响，定时的范围也较宽，同时其定时精度也很高。PLC 采用的是微电子技术，因为没有继电器类的开关触点，也就无所谓损伤，可靠性高、寿命长，可维修性也好。PLC 控制可以实现现场施工和设计的同步进行。 2、变频调速。随着 IGBI 变频调速和矢量控制技术广泛应用，使得变频调速技术的位能负载变为现实。第一，变频技术适用于鼠笼式的电动机，使得鼠笼电动机的维修保养变得十分简单。第二，变频器的使用，可以实现位能与动能向电能的转化并反馈给电网，从而达到节能的目标，确保工况的正常运行。变频器的主电路。整流电路：一般的三相变频器的整流电路由三相全波整流桥组成。它的主要作用是对工频

5、的外部电源3进行整流，并给逆变电路和控制电路提供所需要的直流电源。整流电路按其控制方式，可以是直流电压源，也可以是直流电流源。逆变电路：逆变电路是利用六个半导体开关器件组成的三相桥式逆变电路，有规律的控制逆变器中的主开关元器件的通与断，得到任意频率的三相交流电输出。它的主要作用是在控制电路的控制下，将平滑电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源。 二、卸船机 PLC 与变频技术应用问题分析研究 1、根据起重机电机驱动的特性和技术要求，采用带测速反馈接口的变频器作为起升 / 开闭/ 俯仰机构的电机驱动， 采用不带测速反馈接口变频器作为大、小行车行走机构的电机驱动.卸船机 PLC 接

6、受外部开关信号 ( 按钮、继电器 ) 的输入，判断当前的系统状态以及输出信号去控制接触器、继电器等器件，以完成相应的控制任务。除此之外，另一个任务就是接受上位机的控制命令，以进行自动采样。PLC 的软件设计部分我们采用模块化的方法，PLC 程序设计共有四个模块 : 按钮处理模块、通信模块、PID 控制模块、故障报警模块。卸船机 PLC 与变频器之间可采用 Probus 协议，可完全满足控制要求。 2、卸船机各机构的检测与安全保护。一是起升 / 开闭机构的检测及安全保护起升 / 开闭机构都设置了上下终端的限位开关以及凸轮限位开关，变频器用于起升机构的超速限位保护，同时变频器也用于保护主起升机构的

7、过载、过电流、断相、短路。二是小车 / 大车机构的检测及安全保护小车 / 大车机构安装检测机关用于锚定和慢速平移，而大车 / 小车机构的过载、过电流、断相、短路也是由变频器来保护的。三是俯4仰机构的检测及安全保护俯仰机构中安装一套终点限位和一套限速限位，同样的，俯仰机构的过载、过电流、断相、短路也是由变频器来保护的。四是供电的检测及安全保护所有的空气开关都设置了通断检测，接触器都设置了故障检测，并对电机的过载、过电流、断相、短路进行保护。 3、PLC 与变频应用优势采用 PLC 技术和变频调速来控制卸船机个机构的运行与停止，提高了卸船机的可靠性、平稳性、装卸作业效率、安全性，并降低卸船机的维修

8、费用和能耗。一是系统安全性的提高通过统一配套的起升 / 开闭装置，实现升降速度的自动控制，并有效控制超载，杜绝事故的发生。二是卸船机作业效率的提高系统可以随时进行减速和升降，提高装卸作业的效率，在货物装卸时表现出以下特点：通过软停止和软启动的功能，能够实现货物装卸的软处理，降低了机械运作的传动冲击，实现重载慢速、轻载快速，作业定位准确、平稳安全，延长起重机的寿命。电动机在零速度的时候，也不会出现重物下滑和制动器的失灵和松动，完全可以保证系统的安全。而在货物快速的装卸中，也不会有溜钩的情况发生。 三、结语 卸船机在码头装卸运输行业有着广泛的应用 , 其主要用来实现物体的转运 , 随着我国港口运输

9、行业的蓬勃发展，不断推动了卸船机的技术进步。卸船机控制技术从最初的发电机组控制方式发展到直流可控硅控制方式，直至目前 PLC 控制的变频调速技术在卸船机系统应用提供了有利条件。变频调速以其可靠性好，高品质的调速性能、节能效益显著的特性在起重运输机械行业中具有广泛的发展前景。本文以上就此提出5了自己的一些看法和观点，可供同行参考和借鉴。 参考文献 1 王兆义. 小型可编程控制器实用技术 M. 北京 : 机械工业业出版社 ,2007. 2 潘泉洪 卸船机交流控制系统应用探讨J. 浙江电力 ,2003 3 李玮, 孟伟. 基于 Quantum PLC 的港口散料物流自动化 J. 可编程控制器与工厂自动化 ,2010 4 SIEMENS 公司. 自动控制系统的工业通讯网络 ( 电子版 )Z 5 汪志锋.可编程序控制器原理与应用M. 西安 : 西安电子科技大学出版社，2004.