plc通信技术在起重机械大车防撞中的应用

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1、PLC通信技术在起重机械大车防撞中的应用本文针对目前我公司起重机械在大车防撞方面所存在的问题，以PLC及编码器为依据，设计了一套大车防撞程序分别应用于岸桥和轨道吊上，取得了良好的效果。此应用增强了设备的安全性能，保证了公司安全生产的顺利进行。本文为港口起重机械安全保护方面提供了借鉴，其他港口由此可引出更多新的思路。1.概述大型起重机械是港口生产的主力军，保障这些设备的安全使用是我们技术人员的第一要务。我公司现拥有多台轨道式龙门吊，设备之间主要采用光电传感器及机械限位来进行保护。其中减速方面采用反光板型光电开关。它把

2、发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，以红外光为载波，利用光的反射原理，采用相位式脉冲测距法完成光电控制。但这种传感器具有较多限制：(1)气象条件对光电测距影响较大，大雾或大雨天气光电开关动作不灵敏。(2)易受反光镜或其他强光源等背景的干扰，导致误动作。(3)抗震干扰性差，起重机作业时的震动易导致红外线射偏或无法接受反射光。(4)需严防阳光及其他强光直射接收物镜，避免光线经镜头聚焦进入机内，将部分元件烧坏。停止方面设备采用机械摇臂限位来实现设备间的防撞保护。这种限位开关主要是有一个挡块压住限位开关

3、的触头，一旦限位动作开关触头分开，它一般都用在一个运动物件两个极端的位置。这种开关机械结构简单，所以故障率比较低，使用环境要求不高，但由于其工作原理也决定了它存在以下的一些缺点：由于是机械动作，因此会出现机械抖动，存在误动作的可能。(2)限位开关工作方式为机械接触式，所以需要相应挡块配合，时间长了若挡块契合度不够或摇臂等机械结构卡死，限位就失去了功能，有安全隐患。(3)由于限位需要接触才能动作，导致限位动作时，设备本身已经非常接近(通常距离只有15cm)，若减速功能损坏，设备全速接近时，即使限位开关动作紧急制动，也

4、无法避免设备相撞。基于以上种种原因，我利用码头现有的条件，研究出了一套起重机大车防撞保护方案。此方案利用PLC和编码器的特性，用PLC将每台设备连入一个X络，通过比较彼此设备编码器的数值来实现起重机减速和停止的保护。2.方案设计此方案利用PLC之间太X通信的功能，在地面控制中心设置一个PLC总站与所有起重机的PLC主站相连。读取所有起重机PLC内的大车编码器数值，然后在总站PLC内计算处理，根据计算的结果向相应的设备发送指令，设备PLC利用该指令来判断自身是否需要减速及停止。系统拓扑图如图1所示。在硬件选择方面，基

5、于岸桥和轨道吊所使用的PLC型号，我们首先考虑了西门子S7-300系列PLC。此系列属于中型机，其CPU作为数据计算、程序处理方面性能已经够用，但是它只能链接32个从站。出于将来设备扩展以及通信质量方面的考虑，我们选择了更高性能的S7-400系列PLC，它能链接64个从站，而且处理速度、通信质量等方面均强于前者。最终我们选择了CPU416-2，同时还配套了相应的电源模块PS4074A和以太X通信模块CP443-1。每台起重机PLC均配有一个相应型号的以太X模块，PLC之间采用以太X方式建立通信。由于设备距离地面PL

6、C站较远，所以采用光缆传输，来尽量避免数据的延迟。连接好硬件线路后，接下来就是地面PLC的组态及程序编写工作。组态后，PLC总站作为主站，其他设备PLC作为从站共同编制入一个局域X中，每台PLC分配一个固定的IP地址，主站与从站之间可以自由通信。3.方案实施由于设备本身自带编码器和以太X模块，所以硬件方面的工作较为简单，只需将地面PLC总站的各硬件安装完成，并与设备共同接入高速以太X交换机即可。线路连接完成后在软件端配置PLC总站，打开西门子软件STEP7，新建项目后在Hard，所以我们将相邻轨道吊的大车位置相减后

7、再减去17m得到两台轨道掉防撞缓冲器之间的距离。然后通过CMP比较指令即可得到两机的防撞保护命令，我们这里设置的是减速30m，停止25m。当条件满足时，有两个线圈得电，分别为两台机的保护命令。命令发送方面主站PLC采用SFB15PUT功能将减速、停止命令发送到对应的1#、2#轨道吊PLC中参与到程序的保护控制，最终实现了设备的防撞功能。最后考虑到其他因素的影响，如：通信断、控制命令误动作等意外发生，我们还设置了一段通信检测程序。程序中主站向每个从站发送一个CPU时钟脉冲，从站通过检测这个时钟脉冲是否在规定的周期内闭

8、合和断开，来检测该从站是否与主站失去连接。如果检测到通信断开，从站程序会立即做出报出相应的故障，提醒司机通知维修人员前来修理。结语该功能应用后，解放了地面的监督人员，实现了无人监管，节省了一部分的人力，变相地提高了工作效率。同时得益于PLC的高度可靠性和程序内的通信检测机制，使得系统稳定可靠，实现了起重机大车减速防撞的精确控制，安全性远远优于以前的光电开关和