PLC在鑄造起重機安全製動器上的應用

摘 要：
以作者近年來所作的多套鑄造起重機的設計及現場調試為依據，介紹可編程序控製器（PLC）在鑄造起重機安全製動器電氣控製係統中一些共性及重要問題的控製與解決方案。

關鍵詞：
運行製動器；安全製動器；PLC

安全製動器是一種非常成熟可靠的產品，對安全製動器采用何種控製方式以確保其準確無誤的動作，使其在事故狀態下確實起到安全保護作用，對電氣控製提出了較高的要求，即控製的可靠性、準確性非常重要。
　　
1 安全製動器在鑄造起重機上的作用
鑄造起重機用於冶金行業，其工作任務是為冶煉爐運送鋼水。一般有5大機構：主起升，副起升、大車、主小車、副小車機構。電機安裝在高速軸上，卷筒安裝在低速軸上，高速軸和低速軸通過減速器連接在一起。傳統的起升機構製動器設在高速軸上，稱工作製動器。在這種情況下，如果高速軸和低速軸之間的某個傳動環節故障，主起升製動器對於卷筒將失去作用。針對這種情況，在卷筒上裝設製動器，稱安全製動器。在傳動環節故障和超速故障時，運行製動器先動作，安全製動器延時動作。確保起吊的液態金屬鋼水包能夠在事故狀態時受到保護並安全可靠製動。
　　
2 安全製動器控製方式
（1）卷筒上裝設超速開關，在起升機構故障且卷筒超速時，安全製動器動作。優點是控製原理比較簡單，調試方便。缺點是卷筒隻有在超速時才起作用，安全製動器動作對機械結構破壞較大。
（2）高低速的傳動速比是常數，通過裝置不間斷的檢測該常數。當這個常數發生變化時，就意味著機械的傳動環節被破壞，安全製動器立即動作。優點是在故障發生的初期就能判斷出來，使安全製動器動作，安全製動器動作對機械結構破壞較小。缺點是控製原理比較複雜，調試需專業電氣技術人員。
　　
3 安全製動器的控製硬件組成
（1）安裝在2卷筒上的2個編碼器。
（2）安裝在2主起升電機上的2個編碼器。
（3）安全製動器控製屏（或櫃）（安裝有：可編程控製器、斷路器、繼電器、接觸器、穩壓電源、接線端子等）。
（4）控製屏到4個編碼器的屏蔽電纜。
（5）安裝在操作台上的急停按鈕和故障複位按鈕，安全製動器鬆閘指示燈，編碼器故障指示燈等。
　　
4 電氣安裝與元件選型
安全製動器誤動作影響起重機的正常使用，可能造成更大的損失。如果安全製動器經常誤動作，使用者會對安全製動器所起的作用產生懷疑並失去信心。為了確保安全製動器不會誤動作，在可編程控製器的程序完全無誤並且可以正常工作的情況下，元器件的選型和電氣安裝顯得尤為重要。
　　
4．1電氣安裝
（1）控製屏到4個編碼器的屏蔽電纜中間無斷點，如有斷點要對斷點做屏蔽處理。
（2）控製屏到4個編碼器的屏蔽電纜的屏蔽層需2端接地，且保證是同一地。為保證是同一地，主小車上應裝有接地裝置。使主小車和大車處於同一地。
（3）計算屏蔽電纜的長度，確認編碼器脈衝信號的傳輸距離在有效的範圍內。
（4）4個編碼器的信號線和電源線用不同的屏蔽電纜。信號線和起重機上的各種電源線要分開布置。
（5）穩壓電源安裝在靠近可編程控製器處，並接地。
（6）信號線不上接線端子，直接接在可編程控製器輸入模塊上。
（7）如果起重機的某機構裝有變頻器或其他幹擾比較強的設備，要裝有進出線電抗器或其他裝置，把對安全製動器控製係統的幹擾減少到最少。
　　
4．2元件選型
（1）編碼器的選型要和可編程控製器相匹配。輸出方式要選推挽輸出方式。煉鋼廠的環境比較差，鐵粉塵很大，編碼器要選用比較高的防護等級值。編碼器的輸出電壓要和供電電壓值相匹配。
（2）可編程控製器要有4個獨立的高速計數器，且高速計數器的高速計數能力要能滿足要求。這需要通過計算來確定。實際使用中發現高速計數器的高速計數能力最好能達到1．5～2倍的實際需要計數能力，這樣才能確保可編程控製器程序正常工作。

5 PLC控製係統原理
（1）PLC控製係統
該係統選用西門子S7-200PLC進行控製，具有極高的性價比，較高的可靠性、豐富的指令，實時特性強的通訊能力，易於掌握，便於操作，豐富的內置集成功能和擴展模塊。PLC控製係統原理框圖見圖1。

（2）PLC程序編製
將程序結構化編程，控製任務分解為能夠反映過程的工藝、功能或可以反複使用的小任務，這些任務由相應的程序部分表示，即為所知的塊，為使用戶程序工作，組成用戶程序的塊必須被調用，塊調用指令隻能在邏輯中編寫和啟動。為了能讓程序正常工作，編製時要注意以下幾點：
①盡量使中斷程序短小、簡單。且執行中斷程序時對其他處理不要延時太長；
②幾個中斷程序的激活、執行、退出的工作時序要計算好；
③比較時要留有一定的餘量。
　　
6 結束語
該係統對安全製動器的控製已用於生產實踐中，對於鋼水的運送起到了保護作用，在意外事故狀態下避免了設備、財產損失，杜絕了人身傷亡事故的發生，在生產中對安全製動器的控製應用準確、可靠、良好。