PLC控制器上,实现对整机状态的实时控制。变频器将所得到的信号再处理后输送到下端变频电机,使电机平稳的起降、旋转作业,最终将货物装卸完毕。
4 PLC在门座式起重机中的应用(以变幅机构为例)
由于四大机构的主要动作均是由电机的正反转所控制,各机构的电气控制原理是
相通的,所以本文主要以门机的变幅机构为例描述其PLC变频器控制系统。
4.1 变幅机构的基本工作原理
图2 主电路
注:主开关3QS; 熔断保护3FU;热保护3FR;过电流3KI1,3KI2;电机正反转3KMR,3KMF;制动KA33,KA34
图3 控制电路
注:K1,K2,K3,K4,K5主令控制器触头;KMR3,KMF3电机正反转;3SQ1,3SQ2增减幅限位;KM1,KM2,KM3,KM4加速接触器;KT1,KT2,KT3,KT4接触器闭合的时间控制;3KI1,3KI2热保护
门机变幅是由电动机3M带动减速箱和单齿条传动机构来实现的,变幅机构的主电路如图纸所示,变幅用电动机3M,经由三相闸刀3QS,正、反转接触器KMF3、KMR3,从电网获得电能,其中两相电源线上串有过电流继电器线圈,作为3M的过电流保护之用。电动机转子中接有启动电阻。3KM1—3KM4是加速接触器。3YM1、3YM2是电力液压推杆上的油泵电动机,他们得电后,制动闸瓦松开,3M可以自由转动。齿条传动变幅是由齿轮减速箱的齿轮与齿轮密切啮合完成的。由于惯性大,并且是钢制结构,如果制动太快,冲击力就很大。一个制动器制动过快,因而用两个制动器分两级分别制动,在第一级制动时,制动转矩最小,允许由一些转动,第二级制动时才完全停止,这样就制动平稳了。3KA3是控制3YM2的中间继电器。3FU是制动器电器设备的短路保护熔断器,FR是电动机3M的长期过载保护用的热继电器。
变幅机构的启动调速过程:
以增幅为例,主令开关处中位零档时,线圈3KA3失电,两台液压推杆制动器闸瓦报警电动机3M,3M不能运转.
主令控制开关扳到左1挡,主令开关触点K2闭合,使得线圈KMR3得电,串在K4后
的常开触电闭合,同时一级制动器3YM1得电松闸,为电机运行做准备。
主令开关扳到2挡,主令开关触点K2,K4闭合,使得线圈3KA3,KT1,KMR3得电,线圈3KA3得电,使得主电路中3KA3闭合,3YM2得电,使得二级制动器松闸,电机带全部电阻低速运行。与此同时线圈KT1得电,KT1常开触电延时闭合,一段时间后,3KM1线圈也得电,切除第一级电阻,电机3M速度上升。
主令开关扳到3档,主令开关触点K2,K4,K5均闭合。除以上的功能运转不变外,经过KT2的延时,线圈3KM2得电,常开触点闭合实现自锁,二级电阻切除,同时3KM2的常闭触点断开,KM1线圈失电,保护电路。接着由于有线圈KT3得电,触点KT3常开延时闭合,延时闭合后,3KM3得电,三级电阻切除,同时线圈KT4得电,触点KT4延时闭合,线圈3KM4得电,四级电阻切除,电动机全速运转,变幅速度最大,线圈3KM4得电的同时,实现自锁,同时之前的3KM1至3KM3加速接触器的触点都在每一级加速过程中得到切除。 电动机3M的制动过程如下:
电动机起动时,3KA3,KT1立即得电,油泵电动机3YM1,3YM2转动,松开制动闸瓦。欲使3M停转,可以将LK1手柄回零,3YM1制动器失电抱闸,一级制动实现,但是其制动力矩设置较小,不能完全制动,此时3KA3也失电,二级制动实现,电机停止更加平稳。 变幅机构的保护措施:
除在主电路分析中提到的3M 过流保护(3KI1,3KI2),3YM2的热保护(3FR)及短路保护(FU)外,还有3KMF,3KMR之间的连锁保护,主令控制器的K1触头与KV3配合完成的零位保护和失压保护。变幅机构的特有保护是增幅,减幅限位保护,3QS1与3QS2是变幅限位开关。当增幅到极限位置时,3QS2 的常闭触头断开,KMR3失电而释放,3M失电,进行分级制动,直至停止增幅。此时司机可把主令控制器手柄拉到减幅的位置,适当的减幅。减幅限位保护由3QS1承担,其工作原理与增幅限位保护相同。
4.2 变幅机构的PLC设计
在进行PLC的设计时,我们首先要注意其选型问题,根据所涉及的功能要求,使用环境,资金投入等方面进行综合的考虑,最终选出适合于企业生产的专业型号。就变幅机构而言,在这里我们主要考虑以下几点:输入输出(I/O)点数的估算。变幅机构的输入包括主令控制器五个档位,热保护,限位保护以及过流保护共计12个;输出包括正反转,加速接触器以及制动器共计7个,但实际工作中应留有一定的余量;功能选择。所需要的功能包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等;经济方面,我们应从实际需要出发,不要贪图新颖,先进,满足实际需求即可;适当考虑维修师傅掌握知识的程度。为此三菱FX3U-48M足以满足以上所有要求。
现场器件 内部等效继电器地址号 LK:1,2 400 说明 变幅零位档
输 入 LK:3,4 LK:5,6 LK:7, 8 LK:9,10 3QS 3FR1 3FR2 SQ1 SQ2 3KI1 3KI2 401 402 403 404 405 406 407 410 411 412 413 430 431 432 433 434 435 436 变幅增幅 变幅减幅 变幅多速档一 变幅多速档二 总开关 热继电器一 热继电器二 增幅限位保护 减幅限位保护 变幅过流保护 变幅过流保护 变幅增幅 变幅减幅 3YM2制动 多速设定一 多速设定二 自动调速一 自动调速二 输 出 3KMF 3KMR 3KA 3KM1 3KM2 3KM3 3KM4 图4 输入输出地址表
图5 PLC外部接线图
注:3QG 主令控制器 ; 3FR1,3FR2 热保护; SQ1 ,SQ2 增减幅限位;3KI1,3KI2 变幅过流保护; 3KMF,3KMR 电机正反转线圈;3KM1,3KM2,3KM3,3KM4 加速接触器线圈; 3FU3 熔断保护